Матеріальний баланс

2.2 Матеріальний баланс

Розрахунок шихти проводять на 100 кг металевої садки, причому плавку умовно ділять на два періоди: I період від завалки до повного розплавлювання, II період - від розплавлювання до розкислення стали.

I період

Знайдемо середній состав шихти, з огляду на, що в 100 кг металевої шихти втримується .65 кг чавуну й 35 кг скрапу (див, вище).

Вигар домішок визначимо як різниця між змістом домішки в шихті, і сталі після розплавлювання. Приймемо, що при продувці ванни технічним киснем 10% S окисляється до SO2, а вигар заліза в дим прийнятий рівним 1 % (по 0,5 % у кожному періоді).

З 2,505-1,30 = 1,205 кг

Si. 0,650 кг

Мn 0,760-0,04 =0,720 кг

Р 0,144 - 0,015-0,129 кг

S 0, 0465 - 0, 03 - 0, 00465=0,012 кг

Fе (у дим) 0,500 кг

Усього 3,216 кг

Тепер можна визначити витрату кисню й кількість оксидів, що утворилися:

Витрата кисню, кг

З-З 1,205-16:12=] ,607

Si->SiO2 0,65-32:28=0,743

Мn-MnO 0,76-16:55 0,221

Р-Р2О6 0,144-80:62-0,186

Fe у дим-Fе2О3 0, 5-48:112=0,214

S-SO2 0, 0465-32:32-0, 0465 3,0175

Для розрахунку состава й кількості шлаків варто зробити наступні допущення.

При завалці зі скрапом вноситься 2 % забруднень типу глини, що має состав: 52 % SiO2; 25 % А1гО3; 23 % Н2О. Таким чином, забрудненнями вноситься, кг:

SiO 35.0, 02.0, 52-0,364

Al 35-0, 02.0, 25-0, 1575

H 35-0, 02.0, 23-0,161

0,6826 кг.

Звичайно скрап окислений {~1 %), тобто зі скрапом попадає 0,35 кг окалини у вигляді Fe Оз. Разом із чавуном з міксера попадає деяка кількість шлаків, що для даного розрахунку приймемо рівним 0,5 кг наступного состава: 46 % СаО; 8 % А12О3; 6 % MgO; 2 % S.

У шлаки надходить деяка кількість матеріалу футеровки, зношування якої приймаємо рівним, кг:

Доломить обпалений

Відповідно до технології виробництва стали, після заливання чавуну 5–6 % шлаків. Приймаємо, що в розглянутому випадку 6 % шлаків (6 кг) состава, %: 21 SiO2; 3,5 А12О3; 4 MnO; S MgO; 25 СаО; 4 P2O-3; 0,3 S; 0,1 Cr2O3; 27,6 FeO; 6,5 Fe2O3.

Зі шлаками йде, кг:

SiO2...6, 0-0,210 = 1,260

А12О3...6,0-0,035-0,210

Мnо ... 6,0-0,040 -0,240

MgO...60-0,080 = 0,480

CaO ...6, 0-0,250-1,500

Р2О5...6…6,0-0,040=0,240

S..,0-0,003 = 0,018...

Сг2О3...6…6,0-0,001=0,006

FeO..,0.0,276=1,656

Fe2O3...6,0-0,065 =0,39

6,00 кг

Зі шлаками губиться 1,5:0,53=2, 83 кг вапняки (0,53 зміст Сао в 1 кг вапняку).

Позначаючи витрату вапняку за х., будемо вважати загальну витрату вапняку рівним (2,83+х) кг із урахуванням втрат зі шлаками. Тепер знаходимо:

Надходження , кг, з:

металевої шихти 1,393

доломіту 1,3-0,02=0,026

забруднень скрапу 0,364

міксерних шлаків 0,5-0,38=0,19

вапняку 2,83+х)0,02=0,0566+0,02х

2,036+0,02х

Надходження А1ЕО3, кг; з;

Доломіту 1,3-0,02=0,026

забруднень скрапу 0,1575

міксерних шлаків 0,5-0,08=0,040

вапняку (2,83+х)0,003=0,0085+0,003х

0,236+0,003х

Надходження Сао, кг, з:

Доломіту 1,3-0,55=0,715

міксерних шлаків 0,5-0,46=0,23

вапняку (2,83+х)0,53= 1,5+0,53х

2,447+0,53х

Надходження РзО5, кг; з:

металевої шихти . . . 0,330

вапняку (2,83+х)0,007=0,002+0,0007х

0,332+0,0007х

Приймаючи за практичним даними, що в шлаку втримується 16 % FeO і 6 % Fe2O3, складемо з обліком шлаків, формулу кількості його наприкінці 1 періоду, кг: SiO2...2,036+ 0,02х-1,260 = 0,776+ 0,02х

А12О3...0,236 + 0,003 – 0,210 = 0,026 + 0,003х

Мnо ...0,981-0,240 = 0,741

MgO ... 0,6206 + 0,02х – 0,48 =0,1406 + 0,02х

СаО ... 2,447 + 0,53 х-х– 1,50 = 0,947 + 0,53х

Р2О6...0,332 + 0,0007х –0,24 = 0,092 + 0,0007х

S ... 0,111+0,001х –0,018 = 0,093 + 0,001х

Сг2О3...0…0,012–0,006=0,006

FeO,.,16шл

Fe2O3...0…0,16шл

Lшл = 0,22Lшл + 2,8216 + 0,5747х або

LШП = 3,617 + 0,737х.

Думаючи, що кількість шлаків наприкінці I періоду повинна бути дорівнює 2,6, одержимо рівняння для визначення витрати вапняку

0,947 + 0,53х = 2,0176 + 0,052х або х = 2,24 кг.

Тепер можна знайти кількість шлаків LШЛ - 3,617 + 0,737-2,24 = 5,987 кг.

Остаточний состав і кількість шлаків:

Речовини	Маса, кг	Зміст, %
SiO2	0,9328	15,58
А12О3	0,0371	0,62
МnО	0,8421	14,06
MgO	0,2107	3,52
СаО	2,4254	40,52
РА	0,1063	1,78
S	0,1081	1,82
Сг2О3	0,0068	0,10
FeO	0,9579	16,00
Fe2O3	0,3592
	Lшл,=5,9870

Сумарна витрата вапняку дорівнює 2,83+2,24 = 5,07 кг. Загальна кількість шлаків 6+5,987 = 11,987 кг.

Складемо баланс заліза на 1 період плавки.

Кількість заліза, що окислилося, дорівнює 0,232+1,949 = = 2,181 кг.

Витрата кисню на окислювання заліза до Fe2O3 0,232X Х48: 112 = 0,099 кг; до FeO 1,949-16:56 = 0,557 кг.

Приймаючи, що з атмосфери печі у ванну надходить 30% від загальної кількості кисню, знайдемо величину останнього 3,0175+0,099+0,557+0,1 (3,0175+0,099+ +0,557) =4,04 кг.

З огляду на те, що в першому періоді ванна недостатньо й нерівномірно прогріта й процеси обміну вповільнені, приймаємо коефіцієнт засвоєння подаваного у ванну кисню, рівним 0,9. Тоді витрата технічного кисню складе

Тут 0, 95-частка O

Витрата чистого кисню 4,04-22,4/32 – 2,828 м3.

Витрата чистого кисню з урахуванням коефіцієнта засвоєння 2,828/0,9 = 3,142 м3.

Кількість незасвоєного кисню 3,142–-2,828 = = 0,314 м3 або 0,486 кг.

Кількість азоту, що подається з технічним киснем 3,3–3,142 = 0,158 м3 або 0,197 кг.

Кількість технічного кисню, що надходить у ванну 4,04+0,486+0,197 = 4,723 кг.

Вихід придатного з урахуванням металу, шлаками (10 % від кількості шлаків)

100-3,216-2,181-0,6825-0,35-0,5-0,6=92,47 кг, де 3,216 - вигар домішок; 2,181 - кількість заліза, що окислилося; 0,6825 - забруднення скрапу; 0,35 - окалина скрапу; 0,5 - міксерні шлаки; 0,6 - втрати металу зі шлаками.

II період

Розрахунок матеріального балансу для другого періоду плавки від розплавлювання до розкислення стали, проводиться аналогічно розрахунку для I періоду.