Шихта - материалы в массовом или объемном соотношении, обеспечивающем получение нужного продукта, в частности чугуна, рассчитывается путем составления и решения уравнений материального баланса элементов или соединений, содержащихся в материалах и в продуктах процесса. Число составляемых уравнений должно быть равно числу материалов, расход которых требуется определить. Обычно уравнения составляются по заданным условиям - расходу отдельных материалов или соотношению между ними, выходу чугуна из материалов и содержанию в чугуне (шлаке) тех или иных элементов (соединений).

Уравнения составляются различными способами, чаще всего в виде:

где М и П - расход материала и выход продукта процесса;

а_м и а_п - содержание компонента в исходном материале и продукте процесса;

- избыток (недостаток) компонента по сравнению с желательным.

Уравнение (1) составлено из условия, что общее количество компонента "а" в исходной шихте равно его количеству в продуктах процесса, уравнение (2) - из условия, что в шихте не должно быть ни избытка, ни недостатка компонента "а".

Химический состав шихтовых материалов доменной плавки чаще всего не может обеспечить все желательные для процесса условия. Поэтому в расчетах шихт удовлетворяют прежде всего наиболее важные требования. Последние устанавливаются составлением поверочной таблицы расчета шихты, которая делается также для проверки выполнения принятых для расчета шихты условий и определения содержаний отдельных составляющих в продуктах плавки.

Основным в расчетах является учет технологических особенностей процесса, поэтому, выполняя их, необходимо обращаться к соответствующим разделам курса "Металлургия чугуна". Конечной учебной целью расчетов является овладение методикой выполнения их и закрепление теоретических знаний.

Наиболее полный метод расчета шихты - комплексный метод А.Н. Рамма [2]. По этому методу составляются основные (3 и 4) и дополнительные уравнения материального баланса, а также уравнения теплового баланса (5):

по выходу чугуна

по основности шлака

по тепловым эквивалентам

Здесь l_м,

и q_м - выход чугуна из материалов, недостаток оснований в них и тепловой эквивалент материалов.

Под тепловым эквивалентом понимается затрата тепла на проведение процессов с 1 т или 1 кг материалов. В уравнения вводятся расход горючего, для которого тепловой эквивалент отрицателен, так как процессы, в которых участвует горючее, в целом проходят с выделением тепла.

шихта доменная печь чугун

Дополнительные уравнения могут и должны составляться по фосфору, марганцу, глинозему, магнезии, количеству шлака, если имеются материалы с различным количеством этих составляющих.

По методу А.Н. Рамма одновременно с расчетом шихты составляются материальный и тепловой балансы доменной плавки. Наиболее пригоден этот метод при проектировании, особенно для условий, значительно отличающихся от обычной доменной практики.

Ранее были разработаны упрощенные методы расчета шихты, широко распространенные и в настоящее время. В расчетах шихты по этим методам расход горючего принимается и делается ряд допущений, которые, не внося существенных погрешностей в результаты расчета, значительно облегчают составление и решение уравнений материального баланса.

2. Расчет шихты доменной печи

2.1 Исходные данные

Таблица 1 - Химический состав материалов

Материал	Состав сухой массы, %
Материал	Fe	MnO	SO₃	P₂O₅	SiO₂	Al₂O₃	CaO	MgO
Железная руда	50,1	1,26	0,03	0,03	10,14	2,18	1,21	0,5
Агломерат	53,3	0,7	0,03	0,05	9,7	0,7	12,2	1,7
Окатыши	64,41	0,51	0,06	0,06	5,04	1	5,01	0,7
Металлодобавки	84	-	-	-	1,5	-	-	-
Известняк	0,6	0,1	-	-	1,55	0,5	53,5	1,4
Зола кокса	5,6	-	-	-	50,4	25	4,5	1,25

Расход влажного кокса, содержащего влаги

- 2%; золы

- 11,2%; серы

- 0,53 %, 480 кг/т чугуна

Расход металлодобавок 12 кг/т чугуна.

В железорудной смеси содержится: 10 % железной руды,

85 % - агломерата,

5 % - окатышей.

2.2 Средневзвешенный состав рудной смеси

Средневзвешенное содержание в рудной смеси элементов и оксидов Э определяется по содержанию их в компонентах смеси (руда, агломерат и др.) и заданной доле (процентном содержанию)

компонентов в смеси:

. (Пересчёт элементов из их оксидов по известным атомным и молекулярным массам).

В рудной смеси содержится:

Принимаем ориентировочно содержание железа в чугуне 94%, что составляет 940 кг/т чугуна. Тогда рудная часть должна внести железа

Здесь 84 и 5,6 - содержание железа соответственно в металлодобавках и золе кокса, %:

12 - расход металлодобавок, кг/т;

количество золы, вносимой коксом, кг/т. Ориентировочный расход рудной смеси:

кг.

2.3 Оценка материалов

Материалы (отдельные компоненты или железорудная смесь) оцениваются по содержанию в них марганца, фосфора и шлакообразующих - кремнезема и извести. Необходимость оценки по

определяется тем, что переход этих элементов в чугун зависит от их общего количества, вносимого шихтой, что определяет возможную марку выплавляемого чугуна. Оценка по содержанию

или их отношению

, т.е. основности пустой породы, выполняется с целью установления потребности во флюсах.

Химический состав шихтовых материалов доменной плавки (стр. 1 из 6)

1. Общие положения

2. Расчет шихты доменной печи

2.1 Исходные данные

2.2 Средневзвешенный состав рудной смеси

2.3 Оценка материалов