Расчет кислородно-конвертерной плавки (стр. 2 из 5)
Для улучшения качества металла и расширения сортамента качественных сталей разработаны и внедрены технология производства особо низко сернистой стали (менее 0,005% серы), включая внедоменную десульфурацию чугуна высокоэффективной смесью (25% оксида магния + 75% флюитизированной СаО), выплавку в конвертере полупродукта из чистой железорудной металлошихты взамен металлолома, глубокую дегазацию с промывкой конвертерной ванны инертными газами, внепечную обработку стали рафинирующими шлакообразующими смесями с последующей продувкой порошками и вводом порошковой проволоки на основе металлического кальция с целью глубокой десульфурации и модифицирования неметаллических включений; в непрерывной разливке – технология защиты жидкого металла на участке разливочный ковш – кристаллизатор с применением уплотнительного материала и подачи аргона в защитную трубу и диффузор, что позволило подавать вдвое увеличенное содержание азота во время разливки и стабильно получать не более 0,006%.
Реструктуризация сталеплавильного производства градообразующих металлургических комбинатов с переориентацией мартеновского производства на конвертерное с МНЛЗ позволило значительно улучшить экологическую обстановку (сократить вредные выбросы в 7 раз – от 76,8 до 10,53 тысячи тонн). В приземном слое жилой зоны концентрация пыли уменьшилась от 0,68 – 1,07 до 0,064 – 0,08мг/м3.
В настоящее время в СНГ работают 16 конвертерных цехов с 47 конвертерами емкостью от 40 до 400 тонн.
Современные отечественные конвертерные цехи – это крупные сталеплавильные комплексы с 350-400 тонными конвертерами и высокопроизводительными МНЛЗ; они оборудованы установками десульфурации чугуна и внепечной обработки стали, а также АСУТП. На базе использования новейших научных разработок в конвертерном производстве достигнуты значительные успехи: освоена технология передела чугунов различного состава (фосфористого, ванадиевого, низкомарганцовистого и др.) и выплавки качественных сталей широкого сортамента, включая стали ответственного назначения.
Для дальнейшего развития и совершенствования конвертерного производства проводятся теоретические и экспериментальные исследования с последующим полупромышленным опробованием и доработкой по созданию новых технологических процессов и разновидностей самого конвертерного процесса, направленных на расширение сырьевой базы конвертерного производства и сортамента высококачественной стали ответственного назначения, включая «чистые стали»; энерго – и ресурсосбережение, охрану окружающей среды, комплексную автоматизацию и управление не только технологическим процессом, но и производством стали в целом.
2 Расчет плавки при переделе обычного чугуна в кислородном
конвертере
2.1 Исходные данные
Выполнить расчет выплавки стали Ст3КП в кислородном конвертере емкостью 160 т.
Температура жидкого чугуна - 1300°С
Температура отходящих газов -1600°C
Основной охладитель - лом
Основной флюс - известь
Дополнительный флюс - боксит
Футеровка - смолодоломитовая
Емкость конвертера - 160т
В - основность шлака 3
Химический состав металлической шихты, %
| Наименование | С | Si | Mn | P | S | Fe |
| Чугун жидкий | 3,9 | 0,8 | 0,7 | 0,15 | 0,05 | 94 |
| Лом | 0,2 | 0,15 | 0,5 | 0,04 | 0,04 | 99,07 |
| Ферромарганец | 6 | 1 | 78 | 0,3 | 0,02 | 14,7 |
| Готовая сталь | 0,18 | 0 | 0,45 | 0,03 | 0,03 | ? |
Химический состав неметаллической шихты, %
Из расчета на 100 кг
| Материал | SiO2 | Al2O3 | Fe2 O3 | FeO | MnO | CaO | MgO | P2O5 | S | CO2 | H2O |
| Шлак миксерный | 47,5 | 6,5 | 1,4 | 4 | 8 | 27,5 | 4,5 | 0,2 | 0,4 | 0 | 0 |
| Известь | 2 | 0,8 | 0 | 0 | 0 | 85 | 2 | 0,1 | 0,1 | 9 | 1 |
| Боксит | 12 | 51 | 25 | 0 | 0 | 1 | 0,2 | 0,1 | 0,1 | 2 | 8,6 |
| Футеровка | 3,4 | 1,4 | 2,1 | 0 | 0 | 40,3 | 52,8 | 0 | 0 | 0 | 0 |
2.2 Материалы из малозначащих источников, участвующие
в плавке
Такими источниками поступления являются: футеровка конвертера, миксерный и доменный шлак, оксиды железа, кремния и алюминия, попадающие с металлом.
К этой категории материалов, участвующих в плавке, относят также боксит и плавиковый шпат.
Поскольку все указанные выше материалы поступают из малозначащих источников, их точный качественный учет невозможен.
Но их влияние на процесс шлакообразования не вызывает сомнения и поэтому соответствующие данные для таких материалов обычно принимают на основе среднестатистических данных теории и практики плавки.
Принято считать, что количество засорений в металлическом ломе составляет 1 - 3 %, в основном это:
SiO2=75% Al2O3=25%
Количество окалины в металлоломе составляет обычно 1 - 4 %, в основном это : Fe2O3 = 69% FeO = 31%
С учетом того, что расход металлического лома в кислородно-конвертерном процессе составляет обычно 20 - 30%, можно считать, что количество засорений из металлического лома будет составлять 0,25 - 0,75%.=0,55%
Расход футеровки конвертера принято считать равным 0,7 - 1,2 кг, боксита - 0,6 - 1 кг, миксерного шлака - 0,5 - 1,2 кг.
Таким образом, расход материалов из малозначащих источников, участвующих в образовании шлака, для расчета плавки можно принять :
Футеровка конвертера 1кг
Миксерный шлак 0,8кг
Боксит 0,8кг
Засорение лома 0,4кг
2.3 Расчет общего количества образующегося шлака
где:
В - основность шлака ( для кислородно-конвертерного процесса - 3
[Si]чуг - содержание кремния в чугуне, кг
[Si]л - содержание кремния в ломе, кг
qSiO2(др) - количество оксидов кремния (SiO2 ), поступающее в шлак из всех источников, кроме металлической шихты, кг (для кк процесса - 0,75
Возможную степень дефосфорации определяем по формуле:
где:
[Р]ших - содержание фосфора в металлической шихте - для плавки на обычном чугуне с одношлаковым режимом принимают [Р]ших =[Р]чуг
qм1 - выход жидкого металла (для кислородно - конвертерного процесса составляет):88
ap1 – коэффициент распределения фосфора между металлом и шлаком, который равен отношению концентрации фосфора в шлаке к его концентрации в металле и для кислородно-конвертерного процесса составляет [P2O5]:[P] =60
[Р]ост= 100 *0,15 = 0,0326%
88+0.437*60*14,19
В готовой стали содержание фосфора до 0,03, а у нас0,0326 что вполне допустимо, следовательно допустим одношлаковый вариант плавки
Определим далее степень десульфурации используя формулу:
где:
SSших - количество серы, вносимой в ванну металлической шихтой (чугун, лом)
SSдр - количество серы, вносимой другими шихтовыми материалами (известь, плавиковый шпат, рудные материалы, уголь, ферросплавы);
для практических расчетов допускается принимать: SSших+SSдр=SSчуг
SSгф - количество серы, переходящее в газовую фазу по следующим реакциям:
[S]+2[O]={SO2}; (S)+2(FeO)={SO2}; [S]+{O2}={SO2}; (S)+{O2}={SO2}
Известно, что коэффициенты распределения серы между окислительным шлаком и металлом приближенно можно определить по эмпирической формуле: as=2*B-2
или для обычного процесса, где as =6
{S}гф=8% от содержания серы в металлической шихте
Таким образом, по степени десульфурации металла одно-шлаковый режим в полной мере допустим, поскольку содержание серы в готовой стали не
Превышает 0,03%. Следовательно, по степеням дефосфорации и десульфурации плавка может быть проведена по одно-шлаковому варианту.
2.4 Максимально возможный расход металлического лома
Поскольку лом в кислородно-конвертерном переделе является основным охладителем и цена одной тонны его меньше цены тонны чугуна, то максимально возможный расход лома способствует улучшению технико-экономических показателей процесса плавки, снижению себестоимости стали.
Максимально возможный расход лома qSл кг, рассчитывают по формуле: