Материально-тепловой баланс стали 20

Принимаем следующие коэффициенты усвоения легирующих элементов: Cr – 95%, Mn – 90%, Si – 70%,Ni-99,5. Усвоение железа из чугуна составляет 96%. С учетом этого в готовый металл перейдет железа из чугуна 0,941*30000*0,96=27100 кг или 18,1%.

Таблица 5.

Расход металлошихты на плавку

Таблица 6.

Состав и количество металла после окислительного

периода и периода расплавления

Таблица 7.

Состав легирующих, %

Состав металла перед выпуском:

а)Углерод

[C]м = [C]мар.-(([Mn]мар.- [Mn]м)/0.1)*ΔCф/сFeMn

б)Кремний

[Si]м-следы

в)Марганец

[Mn]+(FeO)=(MnO)+Fe

lgKMn=lg(aMnO/aFeO)·1/[Mn]=6440/T-2.95=6440/1873-2.95=0.488=>КМn=3.07

Gших·[Mn]ших/100=Gм·[Mn]м/100+Gшл·55/71·(MnO)

Заменяя (MnO),получаем

Gших·[Mn]ших/100=Gм·[Mn]м/100+Gшл·55/71·КMn·[Mn]м/100·72/56·(Fe)общ* FeOMnO,

где Gших,Gм,Gшл- количество металлошихты, жидких металла и шлака перед выпуском  ,кг;

    [Mn]ших,[Mn]м - содержание марганца в металлошихте и металле перед выпуском, %;

    (Fe)общ - содержание железа в конечном шлаке;

    FeO,MnO-соответствующие коэффициенты активности в конечном шлаке;

    55,56,71,72-соответственно атомный и молекулярный вес Mn,Fe,MnO и FeO.

t=1670С°

Gм=90кг

Gшл=12кг

В = СаО% /SiО2%=3

Содержание железа в шлаке определяется через основность шлака, содержание углерода в металле и его температуру.              

При В=3:  Si=0.16

lg(FeO/MnO)=2180/Т·Si=2180/1670·0.16=0.21=>

FeO/MnO=1.62

100·0,375/100=90[Mn]м/100+12·55/71·2,51·[Mn]м/100·72/56·14,37·1,62=>

[Mn]м= 0,015%

[С]м=0,09-(1,4-0,0154)*10*0,001=0,076%

г)Фосфор

lgLp=lg(Р)шл/[Р]м=22350/Т-16+2.5lg(Fe)общ+0.08(СаО)=22350/(1670+273)-

-16+2.5lg14.37+0.08·46=2.08=>Lр=134,25; Принимаем  Lр= 90 

(СаО)шл=46%

Gших·[Р]ших/100=Gм·[Р]м/100+Gшл·[Р]шл/100=Gм·[Р]м/100+Gшл·[Р]м/100·Lр

[Р]м=[Р]ших/(Gм/100+Gшл/100·Lр)= 0.01

д)Сера

Gших·[S]ших/100+Gмикс.шл·(S)микс.шл/100=Gм·[S]м/100+Gшл·(S)шл/100

Ls=5                           

Gмикс.шл=0.42кг                 (S)микс.шл=0.3%

[S]м=([S]ших+Gмикс.шл·(S)микс.шл/100)/(Gм/100+Gшл/100·Ls)=(0.026+0.42·

0.3/100)/(90/100+12/100·5)=0.0182     

           Материальный баланс операции.

Приходная часть материального баланса включает расход металлолома, расход извести, расход технического кислорода, количество перешедшей в шлак футеровки, загрязнений металлолома.

2.2.1.        Определение расхода извести и состава конечного шлака.

Общее количество образующегося шлака составляет:

Gшл.=Gок.прим.+Gшл.ок.Fe+Gшл.изв.+Gшл.фут.+Gшл.микс.+Gшл.загр.

Количество окислившихся примесей на 100 кг шихты составляет:

Gшл.ок.прим.= .Si+.Mn+. P,

где-соответствующие стехиометрические коэффициенты пересчета окислившихся примесей в количество образующихся оксидов;

Si, Mn, P-количество окислившихся примесей (см. табл. 2.1).

Gшл.ок.прим=2,14*0,625+1,29*0,36+2,29*0,112=2,06кг.

Количество вводимой извести рассчитаем по формуле:

где  - основность шлака.

Одной из важнейших характеристик шлака является его основность, определяемая как отношение концентраций и :

Основность шлака характеризует его способность к рафинированию стали. Для достижения заданной основности добавляют известь.

       - количество , поступающего в шлак за счет окисления кремния 

шихты, ;

- количество , поступающего в шлак с загрязнениями металлолома, ;

- количество , содержащегося в извести,

- количество , содержащегося в извести, 

Рассчитаем количество , поступающего в шлак:

GSiO2=Gш. [Si] .2.14/100+ Gизв. .(%SiO2)изв./100+ Gм.шл. .(%SiO2)м.шл./100+ + Gзагр.л. .(%SiO2)загр.л./100 = 1,33 + 6,73*3,0/100 + 0,3*65,0/100 + 0,42*48,0/100 + 0,18*3/100 = 1,94 кг/кгшх

Рассчитаем количество , поступающего в шлак:

GCaO=Gизв. .(%CaO)изв./100+ Gм.шл. .(%CaO)м.шл./100+ Gфут. .(%CaO)фут./100 =

= 6,73*84,0/100 + 0,42*23,0/100 + 0,18*34/100 = 5,81 кг/кгшх

Принимаем, что 80% железа окисляется до FeO , 20% до Fe2O3.

(FeO)=(Fe)общ...0,8=15,06..0,8= 15,43%

(Fe2O3)=(Fe)общ...0,2=15,06..0,2= 4,31%

Для определения общего количества образующегося шлака и его состава необходимо составить таблицу.

Таблица 2.2.

Количество и состав шлака.