- •Практична робота №1
- •Теоретична частина
- •Практична робота №2
- •Практична робота №3
- •Практична робота №4
- •Практична робота №5
- •Тема: Розкислення спокійної сталі на устрою ківш-піч.
- •Приклад розрахунку:
- •Тема: Розкислення низьковуглецевої низьколегованої сталі на вакууматорі.
- •Практична робота №6
- •Практична робота №7 Тема: Розрахунок додаткової десульфурації сталі порошковим дротом в вакууматорі.
- •Практична частина
- •Практична робота №8 Тема: Розрахунок зневуглецюванням сталі на вакууматорі.
- •Практична робота №9
- •Практична робота №10 Тема: Відхилення від технології мартенівської плавки, зайвий вуглець.
- •Література
Практична робота №3
Тема: Розрахунок десиліконізації чавуну на устрою десульфурації чавуну.
Мета: Відпрацювання методики розрахунку (з додатковим пристроєм на УДЧ)
Теоретична частина
Конвертерний процес вимагає постачання чавуну з малими відхиленнями від оптимального хімічного складу і температури, що потрібно для стабілізації конвертеної плавки. Особливість конвертера в тому, що весь процес заснований на теплі екзотермічних реакцій, і при цьому відсутня можливість додаткового нагрівання металу, тим паче, що весь процес плавки здійснюється у короткий час 35-40 хвилин.
Тому головними факторами теплового балансу плавки є вміст хімічних елементів теплоносіїв кремнію, марганцю, вуглецю, фізичної температури чавуну, потрібної кількості десульфураторів.
Від цього залежить шихтовка плавки зі складовими чавун,скрап і шлакоутворюючі матеріали. Вміст кремнію також суттєво впливає на стійкість основної футерівки кон-вертера. Тому вміст кремнію у чавуні повинен бути оптимальний і з малими від-хиленнями.
Технологічними інструкціями конвертерного цеху ПАТ „АМК” передбачене обмеження вмісту кремнію в переробному чавуні марки П-1 0,5-0,9% в П-2 до 0,5 %, але поступає чавун зі вмістом кремнію 1,0,-1,5, а то і до 2,0 %, що викликає проблеми з зайвими витратами шлакоутворюючих матеріалів, зношення футерівки конвертора від агресивної дії кремнезему в окислювальний період плавки внаслідок реакцій:
Sі + О2 = SіО2 і Sі + 2FеО = SіО2 + 2Fе
Проблеми циклічної зміни хімічного складу чавуну при виплавці в доменній печі характерні у всесвітньому досвіді навіть при використанні сучасних методів ведення доменної плавки, а тим паче при поставці рудних матеріалів і коксу з різних місць і при використанні рідкого чавуну від декількох доменних печей водночас.
При впровадженні конвертерного комплексу чавун буде постачатись до конвер-тера після випуску з однієї печі міксеровозом без опосереднення. І тому питання перепадів у вмісту кремнію і сірки в чавуні вкрай важливе.
З сіркою питання вирішується впровадженням устрою десульфурації чавуну (УДЧ) з використанням різних десульфуруючих реагентів за вимогами ступіню де-сульфурації. При потребі передбачена і додаткова запічна десульфурація сталі.
Зараз та розроблена схема не запевнює у її технологічності. Більш досконала - десиліконізація на устрою десульфурації чавуну, тільки іншими реагентами, десиліконізаторами.
Десиліконізація за всесвітнім досвідом здійснюється залізною рудою, окалиною, продувкою пиловидними матеріалами, повітрям, повітрям з добавлення кисню. При цьому тепловой ефект окислення кремнію компенсує охолодження від обробки чавуну, так при окисленні 0,1 % кремнію метал нагрівається на 40оС, що дає запас тепла і на подальшу при потребі десульфурацію. Таким чином, можливо поєднати процеси десиліконізації і десульфурації в одному агрегаті.
Практична частина
З метою стабілізації конвертерної плавки, зниження витрат вапна, підвищення
стійкості футерівки конвертера, плавки за малошлаковою технологією за принципами
енерго- і ресурсозбереження виконуємо розрахунок десиліконізації чавуну до опти-мального вмісту кремнію при вихідних умовах:
1. Чавун випущений з завищеним вмістом кремнію 1,0 %, що для конвертерної
плавки недопустимо.
2. В чавуні достатньо високий вміст вуглецю.
3. Вміст сірки на низькому значенні (що спостерігається при «горячій» домен-
ній плавці).
Таблиця 1. Хімічний склад чавуну до и після десиліконізації, %.
Найменування матеріалів |
С |
Si |
Mn |
P |
S |
Cr |
Ni |
Cu |
не більше |
||||||||
Чавун до десиліконізації |
4,33 |
0,95 |
0,67 |
0,12 |
0,012 |
- |
- |
- |
Чавун після десиліконізації |
4,10 |
0,50 |
0,55 |
0,12 |
0,012 |
- |
- |
- |
Потрібно розрахувати зниження вмісту кремнію в чавуні з 1,0 до 0,5 %
Для десиліконізації чавуну використовуємо прокатну окалину з цеху гарячої прокатки тонкого листа зі вмістом 90 % Fе2О3 і 10 % FеО, і обпалене вапно у співвідношенні 4 : 1, які вдуваються в рідкий чавун у струменю азоту.
Таблиця 2. Хімічний склад неметалевих матеріалів, %
Найменування матеріалу |
SiO2 |
CaO |
MgO |
Al2O3 |
Fe2O3 |
FeO |
H2O |
CO2 |
Окалина 80 % |
- |
- |
- |
- |
90,0 |
10,0 |
- |
- |
Вапно 20 % |
2,00 |
91,0 |
1,00 |
1,50 |
- |
- |
0,50 |
4,00 |
Визначимо потребу кисню для окислення 0,450 кг кремнію, кг:
0,450 * 32 : 28 = 0,514
Утворюється оксиду кремнію, кг:
0,450 + 0,571 = 0,964
Одночасно з кремнієм окислиться і вуглець з 4,33 до 4,1%, кг:
4,33 – 4,1 = 0,23
Витрати кисню на окислення 0,23 вуглецю до СО складуть, кг:
0,23 * 16 : 12 = 0,306
Утвориться оксиду вуглецю, кг:
0,23 + 0,306 = 0,536
Одночасно окислиться і марганець з 0,670 до 0,550, кг:
0,670 – 0,550 = 0,120
Витрати кисню на окислення 0,120 марганцю до МnО складуть, кг:
0,120 * 16 : 55 = 0,035
Утвориться оксиду марганцю, кг:
0,120 + 0,035 = 0,155
Сумарна витрата кисню, кг:
0,514 + 0,306 + 0,035 = 0,855
Витрати прокатної окалини для внесення в чавун 0,855 кг кисню складуть, кг:
0,90 х * 48 : 160+ 0,10 х * 16 : 72 = 0,855
0,270х + 0,022 х = 0,855. 0,292 х = 0,855. х = 2,928
Витрати прокатної окалини:
2,928 кг на 100 кг чавуну
Розраховуємо витрати вапна У для основності шлаку біля 1,25 зі співвідношення:
СаО : SіО2 = 1,25
У * 0,910 : У * 0,020 + 0,946 = 1,25
У * 0,910 = 1,25 ( 0,020 * У + 0,0946)
0,910 У = 0,025 У + 1,183
0,885 У = 1,183
У = 1,383
Витрати вапна складуть 1,383кг/100 кг, або 13,83 кг/т.
Розраховуємо основність шлаку від утворення кремнезему і вдування вапна.
Добавиться оксиду кремнію з вапна, кг:
1,383 * 0,020 = 0,028
Сумарна маса кремнезему, кг:
0,946 + 0,028 = 0,974
Оксиду кальцію від внесення 1,383 кг вапна:
1,383 * 0,910 = 1,258
Маса газу СО від внесення вапна, кг:
1,383 * 0,04 = 0,055
Маса Н2О від внесення вапна, кг:
1,383 * 0,005 = 0,0069
Маса оксиду магнію від внесення вапна:
1,383 * 0,01 = 0,014
Маса оксиду алюмінію від внесення вапна:
1,383 * 0,014 = 0,0194
Маса газу СО, кг:
0,536 + 0,055 = 0,591
Зниження вмісту сірки при утвореному шлаку не проходить внаслідок окислю-вального характеру процесу десиліконізації і невисокій основності шлаку.
Дефосфорація чавуну також неможлива при вмісту кремнію в чавуні 0,50 %.
Фактична основність шлаку складає без врахування незначної кількості інших оксидів:
1,258 : 0,974 = 1,294
що задовольняє умови стійкості футерівки міксеровозу.
В чавун перейде заліза з окалини, кг:
2,928 – 0,855 = 2,073
Утворюється шлаку, кг:
0,974 + 0,155 +1,258 + 0,014 +0,0194 = 2,420
Перейде в шлак заліза в вигляді корольків біля 2,5%, кг:
2,420 * 2,5 : 100 = 0,0605
Сумарна маса шлаку складе, кг:
2,420 + 0,0605 = 2, 481
Знизиться вміст кремнію, вуглецю, марганцю на 0,514, 0,230 і 0,120 кг відповідно.
Переходить в метал від окалини зі врахуванням зниження вмісту хімічних елементів в чавуні з переходом їх в шлак, кг:
2,073 – 0,514 - 0,230 – 0,120 – 0,0605 = 1,1485
Таким чином, десиліконізація вносить додатково 1,236 кг/100кг металу.
Таблиця 3. Матеріальний баланс десиліконізації чавуну
№ п.п. |
Внесено матеріалів |
кг |
Отримано |
Кг |
1 |
Чавуну до десиліконі-зації |
100,000 |
Чавуну після десиліконі-зації |
101,1485 |
2 |
Прокатної окалини |
2,928 |
Шлаку |
2,481 |
3 |
Вапна |
1,383 |
Оксиду вуглецю |
0,591 |
4 |
|
|
Н2О |
0,0069 |
|
Всього: |
104,311 |
Всього: |
104,311 |
Нев’язання = 0.
Витрати десиліконізаторів для зниження вмісту кремнію в чавуні з 1,0 до 0,5 % складають, кг:
2,928 + 1,383 = 4,311 кг, або 43,11 кг/т, біля 4,3 %.
Примітки:
1. За даними літератури для зниження вмісту кремнію в чавуні з 1,0 до 0,5 % витра-
ти окалини і вапна складають 3,5 - 4,8 %, що відповідає даному розрахунку.
2. Замість окалини можливо вдувати повітря з добавкою кисню.
Висновки: дані розрахунку відповідають практиці конвертерних цехів.
Додаток
Данні для розрахунку практичної роботи №3
Варіант |
Зміст чавуну до десиліконізації |
Зміст чавуну після десиліконізації |
||||||||
С |
Мn |
Si |
S |
P |
С |
Мn |
Si |
S |
P |
|
1 |
4,22 |
0,66 |
0,99 |
0,013 |
0,11 |
4,10 |
0,55 |
0,50 |
0,013 |
0,11 |
2 |
4,32 |
0,65 |
0,98 |
0,014 |
0,12 |
4,10 |
0,54 |
0,50 |
0,014 |
0,12 |
3 |
4,31 |
0,67 |
0,97 |
0,014 |
0,11 |
4,10 |
0,54 |
0,50 |
0,014 |
0,11 |
4 |
4,34 |
0,68 |
0,98 |
0,013 |
0,11 |
4,10 |
0.53 |
0,50 |
0,013 |
0,11 |
5 |
4,33 |
0,67 |
0,99 |
0,014 |
0,12 |
4,10 |
0,54 |
0,50 |
0,014 |
0,12 |
6 |
4,30 |
0,65 |
0,98 |
0,013 |
0,12 |
4,10 |
0,55 |
0,50 |
0,013 |
0,12 |
7 |
4,29 |
0,66 |
0,97 |
0,013 |
0,11 |
4,10 |
0,56 |
0,50 |
0,013 |
0,11 |
8 |
4,29 |
0,66 |
0,97 |
0,013 |
0,11 |
4,10 |
0,57 |
0,50 |
0,013 |
0,11 |
9 |
4,33 |
0,68 |
0,98 |
0,012 |
0,12 |
4,10 |
0,55 |
0,50 |
0,012 |
0,12 |
10 |
4,32 |
0,69 |
0,99 |
0,013 |
0,11 |
4,10 |
0,55 |
0,50 |
0,013 |
0,11 |
11 |
4,32 |
0,66 |
0,95 |
0,013 |
0,12 |
4,10 |
0,53 |
0,50 |
0,013 |
0,12 |
12 |
4,33 |
0,66 |
0,98 |
0,012 |
0,11 |
4,10 |
0,56 |
0,50 |
0,012 |
0,11 |
13 |
4,32 |
0,67 |
0,89 |
0,015 |
0,11 |
4,10 |
0,54 |
0,50 |
0,015 |
0,11 |
14 |
4,32 |
0,67 |
0,98 |
0,013 |
0,11 |
4,10 |
0,53 |
0,50 |
0,013 |
0,11 |
15 |
4,32 |
0,67 |
0,95 |
0,012 |
0,12 |
4,10 |
0,55 |
0,50 |
0,012 |
0,12 |
16 |
4,33 |
0,68 |
0,96 |
0,013 |
0,12 |
4,10 |
0,55 |
0,50 |
0,013 |
0,12 |
17 |
4,33 |
0,69 |
0,96 |
0,013 |
0,12 |
4,10 |
0,55 |
0,50 |
0,013 |
0,12 |
18 |
4,34 |
0,67 |
0,97 |
0,012 |
0,12 |
4,10 |
0,55 |
0,50 |
0,012 |
0,12 |
19 |
4,34 |
0,68 |
0,98 |
0,013 |
0,12 |
4,10 |
0,55 |
0,50 |
0,013 |
0,12 |
20 |
4,35 |
0,66 |
0,99 |
0,013 |
0,12 |
4,10 |
0,55 |
0,50 |
0,013 |
0,12 |
21 |
4,35 |
0,65 |
0,99 |
0,012 |
0,12 |
4,10 |
0,55 |
0,50 |
0,012 |
0,12 |
22 |
4,29 |
0,65 |
0,98 |
0,013 |
0,12 |
4,10 |
0,56 |
0,50 |
0,013 |
0,12 |
23 |
4,31 |
0,66 |
0,96 |
0,012 |
0,12 |
4,10 |
0,56 |
0,50 |
0,012 |
0,12 |
24 |
4,31 |
0,65 |
0,97 |
0,013 |
0,12 |
4,10 |
0,56 |
0,50 |
0,013 |
0,12 |
25 |
4,33 |
0,65 |
0,98 |
0,013 |
0,12 |
4,10 |
0,56 |
0,50 |
0,013 |
0,12 |