Расчет шихты на выплавку стали марки 20 ХГНР

 
 
 

      Принимаем CaO/SiO₂ = 1,23; FeO = 14 %; t = 1580^oC.

      Получаем P₂O₅/[P]² = 1259

      Из  выражения (15) определяем количество шлака. Принимаем Р_исх = 0,034 %; [P] = 0,025 %, имеем

 кг.   (16) 

7. Определение состава шлака окислительного периода

 

     Для упрощения расчета принимаем, что  шлак в основном состоит из оксидов примесей, для хорошей дефосфорации приняли, что (FeO) = 14 %, а основность шлака CaO/SiO₂ =1,23.

     По  практическим данным около 10 % MgO из подины перейдет в шлак, т.е.

 (17)

      Количество (MnO), (P₂O₅), (Fe₂O₃) приведено в таблице 7 и 8. Количество (FeO), (MgO), содержащиеся в шлаке :

 кг,   (18)

 кг.   (19)

      Так как основность шлака CaO/SiO₂ = 1,23 содержание CaO в шлаке можно выразить CaO = 1,23·SiO₂. Таким образом, получаем из уравнения (17)

  

 кг;   кг. 

      Данные  о приближенном весовом количестве и химическом составе шлака окислительного периода приведены в таблице 9. 

     Таблица 9 - Весовое количество и химический состав шлака окислительного

                         периода                        

 
 
 
 
 
 
 
 
 

8. Определение расхода извести и кварцита

 

     В результате окисления кремния (таблица 7) в состав шлака входит кг .Следовательно присадкой кварцита необходимо внести кремнезема кг. Тогда расход кварцита G_кв.(в кварците содержится 98% SiO₂ (таблица 2) для обеспечения заданной основности шлака

 кг.   (20) 

      Расход  извести G_изв. (в извести содержится 92% CaO) (таблица 2) для обеспечения заданной основности шлака равен

 кг.   (21) 

9. Определение расхода железной руды

 

     Для поддержания в шлаке FeO = 14 % требуется 0,369 кг FeO, но в шлаке уже есть 0,28 кг FeO (таблица 8). Следовательно, потребность в FeO составляет: (FeO) = 0,369 – 0,28 =0,09 кг. При окислении элементов Mn, Si, P тратится 1,078 кг FeO (таблица 7). Таким образом, общая потребность   в  FeO  равна: FeO = 0,09 + 1,078 = 1,167 кг. Необходимое количество FeO вносится железной рудой, химический состав которой приведен в таблице 3.

     В пересчете на Fe₂O₃ по реакции

(Fe₂O₃)_ж.р.+[Fe] = 3(FeO)     (22)

потребуется следующее количество Fe₂O₃:

 кг.     

Необходимо  в печь присадить железной руды

            

кг. 

                  (23) 

10. Определение состава металла конца окислительного периода

 

     Для определения состава металла  в конце окислительного периода  используются данные таблиц 6–8.

     Химический  состав металла в конце окислительного периода приведен в таблице 10.   
 
 
 
 
 
 

Таблица 10 - Химический состав металла в конце окислительного периода

 

     Восстановительный период плавки проводим под белым  шлаком. По окончании окислительного периода, начисто, убираем шлак окислительного периода. 

3.11 Определение количества шлака восстановительного периода 

      Количество  шлака определяем, исходя из задачи десульфурации. Необходимо удалить из металла такое количество серы, чтобы её остаток не превышал содержание серы в готовом металле в соответствии с ГОСТ.

      Принимаем [S]_г.м. = 0,010 %. В конце окислительного периода металл содержал 0,041 % серы (таблица 10). Таким образом, необходимо удалить

0,041 – 0,010 = 0,031 % S.

      Это количество соответствует

 кг.   (24)

      Коэффициент распределения серы между шлаком и металлом составляет 15–40, а в  наиболее благоприятных условиях достигает 60. Для промышленной электропечи  можно принять коэффициент распределения  серы между шлаком и металлом

 .     (25)

      Шлак  должен содержать серы

    (26)

      Отсюда  количество шлака восстановительного периода Ш_в.п.

 кг.   (27)

      В восстановительный период частично окисляются из металла проходящим через печь воздухом железо и марганец. Для упрощения расчета пренебрегаем окислением марганца. На основании практических данных в нераскисленном шлаке восстановительного периода содержится 5–7 % FeO. Принимаем

(FeO)_в.п.= 6 %, т.е.

 кг.   (28)

      По  практическим данным шлак восстановительного периода наводится из шлаковой смеси (G_{шл. см.}), в состав которой входят известь, плавиковый шпат, шамот в соотношении 5:1:1

 кг.   (29)

      Следовательно, в шлаковой смеси содержится

 кг,

 кг,

 кг. 

3.12 Определение состава шлака восстановительного периода 

      При определении состава шлака восстановительного периода учитываем только основные составляющие, вносимые шлакообразующими.

      Данные  о приближенном составе и количестве шлака восстановительного периода  приведены в таблице 11.  

     Таблица 11 - Данные о приближенном составе и количестве шлака восстано-

                           вительного периода

      *Считать,  что CaF₂ полностью переходит в шлак. 

3.13 Определение количества раскислителей и легирующих 

      При плавке с восстановительным периодом феррохром вводят сразу после скачивания окислительного шлака перед вводом шлакообразующих. Рафинирование металла целесообразно начинать с глубинного раскисления металла сильным раскислителем, присаживаемым на зеркало металла (Si, Al, AMC). После этого наводят восстановительный шлак, который с самого начала интенсивно обрабатывают углеродом и кремнием.

      Потребность в раскислителях и легирующих определяется по формуле 

,    (30)

где – количество необходимого ферросплава, кг;

[X]_к.о.п. – содержание легирующего элемента в металле в конце окислительного периода, % (таблица 10);

     [X]_фер. – содержание легирующего элемента в ферросплаве, % (таблица 3);

     η – коэффициент усвоения легирующего элемента из данного ферросплава.

     В излагаемом расчете принимаем, что  осадочное раскисление проводим силикомарганцем марки СМн 25, диффузионное раскисление осуществляем порошком ферросилиция марки ФС 75 и порошком кокса, а окончательное раскисление осуществляется алюминием, подаваемым на штангах в металл за 2–3 минуты до выпуска.

     Используя выражение (30), определяем необходимое количество силикомарганца из расчета получения в готовом металле [Mn]_г.м.= 0,85. Вес металла G_мет условно принимаем равным весу металла в конце окислительного периода (таблица 10). Принимаем Mn_СМн25= 65,0% (таблица 3), η_Mn= 97,0 (таблица 4)

 (31)

      Силикомарганец  вносит в металл также и кремний, причем по практическим данным принимаем, что 30 % кремния силикомарганца расходуется на раскисление, т.е. η_Si= 70 %.

      Определяем  содержание кремния в металле, внесенного полученным количеством силикомарганца, принимаем Si_CMn80 = 30 % (таблица 3)

   (32)

      Определяем  количество феррохрома марки ФХ 200, необходимого для легирования металла хромом из расчета получения в готовом металле [Cr]_г.м.=0,9%. Принимаем Cr_ФХ200 = 70,0 % (таблица 3), η_Сr = 98 % (таблица 4)

. (33) 

      Феррохром вносит в металл некоторое количество кремния. Принимаем  , условно принимаем η_Si= 70. Определяем полученное в металле содержание кремния при присадке феррохрома