Определение основных параметров технологии плавки IF-стали в конвертере с верхней подачей дутья (стр. 5 из 6)
.Определим величину перегрева металла над температурой начала затвердевания:
tпер= 1660,0 – 1530 = 130 °С.
Подставив найденное значение температуры металла в конце продувки в статьи «а» и «б» расхода тепла, составим тепловой баланс плавки в конвертере (таблица 13).
Таблица 13 – Тепловой баланс плавки в конвертере
| Приход тепла | Расход тепла | ||||
| Статьи прихода | Количество | Статьи расхода | Количество | ||
| кДж | % | кДж | % | ||
| Физическое тепло жидкого чугунаТепловой эффект реакций окисления примесейХимическое тепло образования оксидов железа шлакаТепловой эффект реакций шлакообразованияТепло дожигания СО | 102218,166716,0711123,44502,41339,3 | 55,035,06,72,70,6 | Физическое тепло жидкого металлаФизическое тепло шлакаФизическое тепло отходящих газовЗатраты тепла на разложение оксидов железа неметаллических материаловПотери тепла с выносами и выбросамиЗатраты тепла на пылеобразованиеТепло на разложение карбонатовТепловые потери | 132813,021048,920243,3252913571455,49872,215576,98 | 70,312,610,71,30,70,80,63,0 |
| Итого | 185899,27 | 100,0 | Итого | 185899,27 | 100 |
9. Расчет раскисления стали и ее химического состава
Раскисление стали производится различными видами ферросплавов при выпуске металла в ковш (таблица 14).
Таблица 14 – Химический состав раскислителей
| Раскислитель | Массовая доля элементов, % | ||||
| C | Si | Mn | P | S | |
| Ферромарганец марки ФМн 05Ферромарганец марки ФМн 1,5Ферромарганец марки ФМн 75Ферромарганец марки ФМн 1,0 | нб 0,5нб 1,0нб 1,5нб 7, | нб 0,2нб 2,0нб 2,5нб 2,0 | нм 85нм 85нм 85нм 75 | нб 0,3нб 0,3нб 0,3нб 0,45 | нб 0,03нб 0,03нб 0,03нб 0,03 |
Для раскисления используется ферромарганец марки ФМн75, состав которого приведен в таблице 15.
Таблица 15 – Химический состав выбранных раскислителей
| Раскислитель | Массовая доля элементов, % | ||||
| C | Si | Mn | P | S | |
| Ферромарганец марки ФМн 75 | 7,0 | 2,0 | 75,0 | 0,45 | 0,03 |
Расход ферросплава определяем по формуле:
,где Gф – расход ферросплава, кг;
[Е]с – среднее содержание элемента в заданной марке стали, %;
[Е]м – остаточное содержание элемента в металле в конце продувки, %;
[Е]ф – содержание элемента в ферросплаве, %;
Ue– угар элемента при раскислении, % (таблица 16).
Таблица 16 – Величины угара ведущего элемента (%) при раскислении сталив ковше
| Ведущий элемент ферросплава | Содержание углерода в металле в конце продувки, % | ||
| <0,10 | 0,10…0,25 | >0,25 | |
| Марганец | 25…35 | 20…30 | 15…20 |
Определим расход ферромарганца.
Известно; Gм=91,38 кг; [Мn]с=0,15%; [Мn]м=0,111 кг; [Мn]фм = 75,0%.
Принимаем UMn = 25% (по таблице 16).
Тогда:
Gфм =
=0,063 кг.При раскислении ферромарганцем масса жидкой стали увеличивается. Увеличение массы металла почти в точности равно массе ферромарганца, так как частичный угар марганца компенсируется поступлением в металл примерно такого же количества железа из шлака.
Следовательно, масса металла после раскисления ферромарганцем составит:
91,38 + 0,063 = 91,44 кг.
Определение массы и химического состава стали после раскисления, а также массы продуктов раскисления производится в таблице 17.
Таблица 17 – Баланс элементов при раскислении стали
| Расчетный показатель | C | Si | Mn | ||||||
| Остается | Окисляется до СО | Остается | Окисляется до SiO2 | Остается | Окисляется до MnO | ||||
| Содержится перед раскислением, кг | 0,03 | 0,000 | 0,111 | ||||||
| Вносится ферромарганцем, кг | 50%*0,002 | 50%*0,002 | 70%*0,0009 | 30%*0,0004 | 75%*0,035 | 25%*0,012 | |||
| Содержится после раскисления, кг | 0,032 | - | 0,0009 | - | 0,146 | - | |||
| Образуется оксида, кг | - | 0,002·28/12 = 0,0047 | - | 0,0004·60/28= 0,0009 | - | 0,071·71/55 = 0,015 | |||
| Состав металла, % | 0,035 | 0,001 | 0,160 | ||||||
| Расчетный показатель | P | S | Fe | Всего | |||||
| Содержится перед раскислением, кг | 0,0089 | 0,014 | 91,22 | 91,38 | |||||
| Вносится ферромарганцем, кг | 100%*0,0002 | 100%*0,000 | 100%*0,009 | 0,0471 | |||||
| Содержится после раскисления, кг | 0,0091 | 0,014 | 91,23 | 91,44 | |||||
| Состав металла, % | 0,009 | 0,010 | 99,8 | 100 | |||||
10. Расчет расхода материалов на всю плавку и выхода продуктов плавки
По данным таблицы 12 из 100 кг металлошихты получается 91,38 кг жидкого металла. В соответствии с заданием необходимо произвести в конвертере 240 т этого металла. Отсюда определим расход металлошихты на плавку (Gмш):
Gмш = 240·100/91,38 = 262,6 т.
Так как в металлошихте содержится 79,0% жидкого чугуна (по таблице 12), то его расход на плавку составит:
Gч = Gмш ·79/100 = 262,6·79/100 = 207,5 т.
Тогда на плавку потребуется лома:
Gл = Gмш - Gч=262,6–207,5= 55,1 т.
Расход других твердых материалов или выход жидких продуктов плавки определим по формуле
Gi = Gмш·gi/100,
где Gi– расход любого твердого материала (выход жидкого продукта плавки), т;
gi– то же, кг/100 кг или%.
Для газообразных материалов эта формула имеет вид
Gг = 10·gг· Gмш,
где Gг – расход (выход) газа, м3;
gг – то же, м3/100 кг металлошихты.
Тогда на плавку потребуется:
Извести 262,6·4,33/100 = 11,4 т.
Окатышей 262,6·0,6/100 = 1,57 т.
Плавикового шпата 262,6·0,2/100 = 0,52 т.
Дутья сверху 262,6·10·4,609 = 12103,23 м3.
Ферромарганца 262,6·0,063/100 = 0,165 т.
Выход продуктов плавки составит:
Жидкой стали 262,6·91,44/100= 240,1 т.
Шлака 262,6·(10,019 + 0,009 + 0,015)/100 = 26,3 т.
Газа 262,6·10·(5,995 + 0,0047·22,4/28) = 15752,7 м3.
Пыли 262,6·0,839/100 = 2,2 т.
Выносов и выбросов 262,6*1,0/100 = 2,6 т.
11. Определение удельной интенсивности продувки, продолжительностиплавки и производительности агрегата
Удельная интенсивность продувки технически чистым кислородом сверху i, м3/(т·мин) определяется как отношение заданной интенсивности продувки к массе выплавленной стали
i = 960/240,1 = 3,99 м3/(т·мин).
Этот параметр является универсальным показателем, так как используется для характеристики режима продувки металла в конвертерах различной вместимости. Обычно удельная интенсивность продувки изменяется в пределах 2,0…5,0 м3/(т·мин).
Продолжительность основного технологического периода плавки – продувки – определим как время, необходимое для вдувания в конвертер расчетного количества кислорода. Так как потребность в дутье составляет 12103,23 м3, а по заданию интенсивность продувки – 960 м3/мин, то продолжительность продувки 12103,23 /960=12,6 мин.
Продолжительность других периодов плавки выберем из обычно наблюдаемых на практике значений (таблица 18).
Таблица 18 – Технологические операции конвертерной плавки и ихпродолжительность
| Технологическая операция (период) конвертерной плавки | Продолжительность периода, мин | |
| существующая | выбранная | |
| Осмотр и подготовка конвертера к работеЗагрузка ломаПодача первой порции сыпучих материаловЗаливка чугунаПродувкаПовалка конвертера, отбор проб металла и шлака, измерение температурыВыпуск металла, раскисление, легированиеСлив шлакаНеучтенные операции и задержки | 1…102…60…22…610…203…64…92…40…5 | 1,02,01,03,012,64,06,02,03,6 |
| Итого | 30…50 | 35,2 |
Годовую производительность конвертера определим по формуле:
Рг=
,где Рг – годовая производительность конвертера, т;
1440 – число минут в сутках;
N – число рабочих дней в году;
Gмк – выход жидкой стали после раскисления, т;
Тпл – продолжительность плавки, мин.
Определим годовую производительность одного непрерывно работающего конвертера. В этом случае N = 365 дней.
Тогда:
Рг =
= 3,59 млн. т.Чтобы обеспечить такую производительность, в цехе необходимо иметь два конвертера: один работает, а другой находится в ремонте или резерве.
Часто в цехе устанавливают три конвертера, что дает возможность непрерывной работы двух конвертеров. В этом случае производительность цеха равна удвоенной производительности одного непрерывно работающего конвертера.
12. Внепечная обработка стали
При выплавке IF-стали в кислородном конвертере невозможно обеспечить требуемый химический состав стали. Корректировка химического состава выплавляемого металла производится посредством его внепечной обработки.
Внепечная обработка полученного металла сводится к глубокому обезуглероживанию металла на установке циркуляционного вакуумирования, раскислению металла алюминием на установке усреднительной продувки и микролегированию титаном и ниобием на агрегате «печь-ковш».