Материально-тепловой баланс стали 20

Невязка -4,94%

Определение выхода жидкой стали (полупродукта).

В ходе продувки расплава кислородом масса жидкого металла уменьшается в результате:

-          окисления примесей чугуна и металлолома (углерода, кремния, марганца и фосфора);

-          окисления железа и перехода его в шлак;

-          потери железа с пылью в виде ;

-          загрязнения металлолома;

-          потери железа в шлак в виде металлических корольков.

=2,94+0,63+0,36+0,113=4,06 кг/100 кгшх

кг/100кгшх;

=2*70/100=1,4 кг/100 кгшх;

=2*30/100=0,6 кг/100 кгшх;

= 8*12,06/100=0,97 кг/100 кгшх;

Выход годного:

Gгодн.=91,16/100=0,9116 %

Уточненный состав стали:

Марганец

0,375 = 0,90·[Mn]м  + 0,712·[Mn]м

[Mn]м=0,225

Фосфор

       Lp=10^(22350/(1670+273)-16+2.5lg14.36+0.08·51)=311,118;  Примем Lp= 90

      [Р]п/п=0,12/(91,16/100+12,06/100·90)=0.0031

Сера

      100·0,026/100+0,42·0,3/100=91,16·[S]м/100+12,06·[S]м/100·5

       [S]м=0,018

Определение расхода кислорода.

              Кислород расходуется на окисление примесей шихты, окисление железа, переходящего в шлак, а также на образование плавильной пыли.

Расход газообразного кислорода можно рассчитать из балансового уравнения:

При расчете и не учитываем  ввиду их малого содержания.

Количество кислорода, необходимое для окисления примесей, составляет:

где  - доля углерода, окисляющегося до (составляет обычно )

Принимаем, тогда:

Количество кислорода, необходимое для образования оксидов железа в шлаке, составляет:

кг

кг

кг

Количество газообразного кислорода равно:

Количество технического кислорода составляет:

              ;

где  - доля кислорода в техническом кислороде;

        - коэффициент усвоения кислорода ().

Объем технического кислорода (), требуемого на проведение процесса, составляет:

2.2.2.       Определение количества отходящих газов.

                            Источником отходящих газов являются продукты окисления углерода, недопал при разложении извести и неусвоенный кислород:

.

При этом:

где СО2 - содержание в извести;

,

                            ,

где -коэффициент использования кислорода.

Объем отходящих газов определяют по соотношению: Vi=Gi.,

где Gi-масса i-го компонента отходящего газа;

Mi-его молекулярный вес.

                               Количество отходящих газов.               Таблица 2.3

Материальный баланс плавки.

Невязка 0.1056 %

Приход тепла.

а) Физическое тепло чугуна

где      - теплоемкость твердого и жидкого чугуна (соответственно 0.746 и  

            0.838    )

- теплота плавления чугуна, равная 218 ;

              - температуры плавления чугуна и фактическая температура чугуна перед

заливкой в конвертер, ;

- масса чугуна, ;

- пересчет в .

б)  Химическое тепло окисления примесей и железа.

Окисление углерода

где  и - тепло, выделяющееся при окислении углерода до и

        (соответственно 10,47 и 34,09 );

        - доля углерода, окислившегося до ;

       - количество окислившегося углерода, %;

       - вес металлошихты, ;

Окисление кремния

где  - теплота окисления кремния, 31.1

Окисление марганца

где  - теплота окисления марганца, 7.36

Окисление фосфора

где  - теплота окисления фосфора, 25

Окисление железа

где  - тепло, выделяющееся при окислении железа до и

        (соответственно 4.82 и 7.37 );

        - доля железа, окислившегося до

Суммарное тепло окисления примесей: 84.98 МДж

в)  Тепло шлакообразования

              Для реакции

где  - теплота образования , 2.04 ;

       - содержание в шлаке, %

              Для реакции

где  - теплота образования , 4.7  ;

       - содержание в шлаке, %

Расход тепла.

а)  Теплосодержание стали (полупродукта)

где   - теплоемкость твердой и жидкой стали (соответственно 0.7 и 0.838  

         );

          - температура плавления стали, и температура стали на выпуске из   

          конвертера;

         - теплота плавления стали, 242 ;

         - масса стали, ;

         - пересчет в

б) Теплосодержание шлака

где  - теплоемкость шлака, 1.25 );

        - температура шлака, равная (), ;

        - теплота плавления шлака, 209.5 ;

        - масса шлака и масса корольков, .

=31.36 МДж

в) Тепло, теряемое с отходящими газами.

где  - соответственно количество () и теплоемкость () каждого из

       составляющих отходящих газов: ; ; ;   

       ; ;

       - температура отходящих газов, принимается, как среднее между температурой  

       чугуна и температурой стали на выпуске из конвертера,

Qпот.=3·Qприх./100=5.66 МДж

3.              Внепечная обработка стали.

Современная внепечная обработка позволяет решать целый ряд задач, а именно:

-          достижение низких и ультранизких концентраций примесей (углерода, серы, фосфора, кислорода, азота, водорода и неметаллических включений);

-          раскисление и легирование стали;

-          усреднение металла в ковше по составу и температуре

3.1.Выбор технологической схемы и оборудования для внепечной обработки.

Технологическая схема внепечной обработки должна включать:

-          раскисление и при необходимости вакуумирование стали;

-          продувку металла в ковше нейтральным газом;

-          установку печь-ковш;

-          контроль процесса – отбор и анализ проб металла и шлака, изменение температура металла.

3.2.Расчет легирования стали.

В качестве раскислителей используют, главным образом, ферросилиций,

ферромарганец, силикомарганец и алюминий. Расчет ведется на 100 кг жидкой стали.

              Количество вводимых легирующих рассчитывается по уравнению:

где  - содержание легирующего компонента в стали, 

       конечное, на выпуске и в ферросплаве, %масс;

       - коэффициент усвоения компонента, доли ед;

       - вес жидкой стали, кг.

Ферромарганец подаются в ковш при выпуске металла, ферросилиций подаётся при обработке металла на установке печь-ковш.

Таблица 4.2

Марки ферросплавов, необходимые для легирования стали 20.