2.4 Алгоритм расчета доменной шихты

2.4.1. Определение расхода железорудной смеси и марганцевой руды для выплавки чугуна заданного химического состава (табл. 2.8) производят решением двух балансовых уравнений (по железу и марганцу):

где m_р.с., m_м.р. – масса рудной смеси и марганцевой руды, кг/100 кг чугуна;

[K]_Fe, [K]_Mn – в соответствии с рекомендациями табл. 2.9;

Fe_р.с., Fe_м.р., Fe_з.к., Mn_р.с., Mn_м.р., Mn_з.к. – в соответствии с данными табл.2.4.

Решая систему уравнений и первой степени с двумя неизвестными (m_р.с. и m_м.р.) определяют расход рудной смеси и марганцевой руды, необходимый для выплавки 100 кг чугуна. Если расход марганцевой руды будет иметь отрицательное значение, то это значит, что заданное содержание марганца в чугуне (табл. 2.8) обеспечивается марганцем рудной смеси и загрузка марганцевой руды в доменную печь не должна предусматриваться. В дальнейшем расчете ее расход должен приниматься равным нулю.

m_р.с. = 166,26 (кг/100 кг чуг)

m_м.р. = -2,38 (кг/100 кг чуг)

2.4.2 Баланс серы

Вносится серы в доменную печь с шихтовыми материалами:

(кг)

Масса серы в шлаке:

где (К)_S – коэффициент перехода серы в шлак (табл. 2.9),%.

Масса серы, уносимой с колошниковым газом:

где {K}_S – коэффициент распределения серы в колошниковый газ (табл. 2.9)

Содержание серы в чугуне:

2.4.3 Определение массы дополнительного флюса

Вносится кремнезема в доменную печь с шихтовым материалом:

Расходуется кремнезема на восстановление кремния в чугун:

кг

где 60 и 28 – молярная масса SiO₂ и Si соответственно.

Масса кремнезема в шлаке:

­кг

Вносится в доменную печь оксида кальция с шихтовыми материалами:

Расходуется CaO на ошлакование серы по реакции:

CaO + FeS → FeO + CaS

где – 56 и 32 – молярная масса CaO и S соответственно.

Масса CaO в шлаке:

Согласно принятой основности шлака, масса CaO в нем должна быть равной:

Основность доменных шлаков (Ошл) может быть принята в пределах 0,9…1,3 в зависимости от количества серы, поступающей в доменную печь. Для условий Украины, где металлургические предприятия используют местный высокосернистый кокс (содержание серы в коксе 1,5…1,8%), и в доменные печи вносится примерно 1 кг серы на 100 кг чугуна, основность шлака должна быть в пределах 1,2…1,3 для выплавки низкосернистого чугуна. Если предполагается внедоменная десульфурация чугуна, то основность шлака может быть снижена до 1,1…1,15, а содержание серы в выплавляемом чугуне увеличено до 0,035…0,045%.

Количество CaO, необходимое внести с дополнительным флюсом (известняком):

В случае отрицательного значения выражения (3.11) дополнительного флюса не требуется.

Флюсующая способность дополнительного флюса:

,%

где CaO_ф, SiO_2ф, Al₂O_3ф – содержание соответствующих оксидов в дополнительном флюсе.

Расход дополнительного флюса составит:

, кг

Данные о расходе сырьевых материалов на выплавку 100 кг чугуна представлены в таблице 2.11.

Таблица 2.11 – Расход сырьевых материалов на выплавку 100 кг чугуна с учетом влажности и выносах с колошниковой пылью.

	Расход (чистый), кг	Содержание влаги, %	Вынос колошниковой пыли, % (ВП)	Расход с учетом влажности и выноса, кг
Кокс	43,98	6	1	45,97
Рудная смесь	166,26	0	1,5	168,72
Известняк	7,57	2	0,9	7,79

2.5 Определение количества, состава и свойств шлака

Содержание кремнезема в шлаке определяется суммарным его количеством, вносимым в доменную печь сырьевыми материалами, в том числе и дополнительным флюсом за вычетом SiO₂, израсходованного на восстановление кремния в чугун:

Содержание СаО в шлаке определяется аналогично содержанию в нем кремнезема за вычетом оксида кальция, израсходованного на ошлакование серы:

Содержание Аl₂O₃ в шлаке определяется из условия, что весь глинозем, вносимый в доменную печь, переходит в шлак:

По такому же принципу определяется количество МgO в шлаке:

,(кг)

Количество FeO в шлаке определяется исходя из принятого коэффициента прехода железа в шлак (табл.2.9):

,(кг)

где 72 и 56 - молекулярная масса FeO и атомная масса железа соответственно.

Количество СаS в шлаке определяется по зависимости:

где 72 и 32 - молярная масса СаS и S соответственно.

Данные о количестве и составе шлака сводят в таблицу 2.12.

Таблица 2.12 - Количество и состав шлака

N п/п	Компоненты шлака	Количество, кг	Состав, %
1	СаО	19,32	47,48
2	SiO2	16,01	39,34
3	Al2О3	2,53	6,21
4	MgO	1,46	3,59
5	FeO	0,13	0,32
6	CaS	1,242	3,06
	Итого	40,692	100

Основными свойствами шлака являются температура его плавления и вязкость.Для определения этих свойств пользуются тройными диаграммами, которые требуют пересчета реального состава шлака на три компонента, имеющих наибольшее содержание в шлаке (для доменных шлаков это, как правило, СаО, SiO₂, и Al₂O₃).

Содержание СаО в трехкомпонентном шлаке:

Содержание SiO₂ в трехкомпонентном шлаке:

Содержание Al₂O₃ в трехкомпонентном шлаке:

При правильном пересчете шлака на три компонента:

По тройным диаграммам определяют температуру плавления шлака и его вязкость при определенной температуре.

Температура плавления шлака 1350 ⁰С.

Вязкость шлака 0,4 Пас.