Влияние водорода на свойства стали

Примем загрязненность скрапа 1,5%.

Загрязнения типа глины SiO2 = 50%; Al2O3 = 28%; H2O = 22%.

Загрязнениями вносится:

- SiO2 ………………… 35 · 0,015 · 0,50 = 0,262 кг;

- Al2O3 ………………. 35 · 0,015 · 0,28 = 0,147 кг;

- Н2О ………………. 3 · 0,015 · 0,22 = 0,115 кг.

Итого: У = 0,524 кг.

Принято, что окисленность скрапа (в виде Fe2O3) составляет 1% его массы, т.е. 0,35 кг. Согласно проведенным исследованиям на ОАО «Уральская Сталь», вместе с чугуном из миксера попадает небольшое количество шлака (1,5% массовой доли чугуна) 1,5 кг/100 кг, при этом состав шлака:

45,0% CaO; 6,0% Al2O3; 7,5% MgO;

40,0% SiO2; 1,5% S.

Миксерный шлак внесет:

- CaO ………………….. 0,45 · 1,5 = 0,675 кг;

- SiO2 …………………. 0,40 · 1,5 = 0,6 кг;

- Al2O3 ………………… 0,06 · 1,5 = 0,1125 кг;

- MgO ………………… 0,075 · 1,5 = 0,1125 кг;

- S ……………………. 0,015 · 1,5 = 0,0225 кг.

Известняка вводим 1,5 кг.

Поступит SiO2 из материалов:

- металлошихты ………1,464 кг;

- магнезитохромита …. 0,012 кг;

- загрязнений скрапа … 0,262 кг;

- миксерного шлака …. 0,6 кг;

- доломит …………….. 0,024 кг;

- известняка …………. 0,002 · х кг.

У 2,362 + х У 0,02 кг

Поступил Al2O3 из материалов:

- магнезитохромита … 0,008 кг;

- загрязнений скрапа … 0,147 кг;

- миксерного шлака …. 0,090 кг;

- доломит …………….. 0,024 кг;

- известняк. ………….. 0,003 · х кг.

Поступление MnO из материалов:

- металлошихты …….. 0,574 кг;

- известняк. ………….. 0,0015 · х кг;

У 0,574 + 0,0015 · х кг

Поступление MgO из материалов:

- магнезитохромита …. 0,132 кг;

- миксерного шлака …. 0,116 кг;

- доломит …………….. 0,432 кг;

- известняк …………… 0,02 · х кг

У 0,677 + 0,02 · х кг

Поступление СаО из материалов:

- магнезитохромита …. 0,004 кг;

- миксерный шлак …… 0,675 кг;

- доломит …………….. 0,660 кг;

- известняк ……………. 0,53 · х кг

У 1,339 + 0,53 · х кг

Поступление Р2О5 из материалов:

- металлошихты ………. 0,083 кг;

- известняка …………… 0,0007 · х кг

У 0,083 + 0,0007 · х кг

Поступление S из материалов:

- металлошихты ………. 0,001 кг;

- миксерного шлака …… 0,0215 кг;

- известняка ……………. 0,001 · х кг

У 0,0225 + 0,001 · х кг

Содержание FeO и Fe2O3 с учетом экспериментальных данных принято равным соответственно 20% и 7%

Количество шлака по расплавлению

Lш = 0,262 · Lш + 5,327 + 0,5747 · х (7)

Второе уравнение составляем по основности шлака 1 периода, которую примем 1,8, тогда:

(1,339 + 0,53 · х)/(2,362 + 0,02 · х) = 2,0

х = 6,908

Масса шлака составит:

Lш = 5,327 + 0,5747 · 6,908/0,738 = 12,6 кг.

Рассчитаем количество и состав шлака периода расплавления:

SiO2 ………………… 2,362 + 0,02 · 6,908 = 2,50 кг;

Al2O3 ……………….. 0,269 + 0,003 · 6,908 = 0,29 кг;

MnO ………………… 0,574 = 0,574 кг;

CaO …………………. 1,339 + 0,53 · 6,908 = 5,000 кг;

MgO ………………… 0,677 + 0,02 · 6,908 = 0,815 кг;

P2O5 ………………… 0,083 + 0,0007 · 6,908 = 0,088 кг;

S ……………………. 0,0225 + 0,0001 · 6,908 = 0,023 кг;

FeO ………………… 0,2 · 12,6 = 2,52 кг;

Fe2O3 ……………….. 0,07 · 12,6 = 0,79 кг.

У Lш = 12,6

Баланс железа 1 периода плавки приведен в таблице 6.

Количество окислившегося железа

0,357 + 1,886 = 2,243 кг.

Расход кислорода на окисление железа до Fe2O3

0,357 · 48/112 = 0,153 кг.

Расход кислорода на окисление железа до FeO

1,886 · 16/56 = 0,539 кг.

Таблица 6 - Баланс железа 1 периода плавки

Источник	Из Fe2O3, кг.	Из FeO, кг.
1	2	3
Доломит	0,0025	-
Магнезитохромит	0,0140	-
Известняк	0,01	-
Окалина скрапа	0,017	0,080
Итого	0,1965	0,080
Содержится в шлаке	0,553	1,966
Переходит в сталь	0,357	1,886

Расход кислорода на окисление железа до FeO

1,886 · 16/56 = 0,539 кг.

Так как в первый период выделяется много СО, то окислительная способность печи будет небольшой, ее можно принять 5 кг/м2 · ч.

Примем площадь пода одной ванны 54 м2, тогда продолжительность процесса будет 2,9 часа.

Количество кислорода, поступившего из атмосферы:

5 · 54 · 2,9 · 100/250000 = 0,31 кг/100 кг.

Необходимое количество чистого кислорода:

3,408 + 0,153 + 0,539 - 0,31 - 0,0735 = 3,716 кг.

Коэффициент усвоения подаваемого в ванну кислорода 90%

Расход технического кислорода:

3,716 · 22,4/0,95 · 0,9 · 32 = 3,04 м2/100 кг.

На 1 тонну металлошихты потребуется 3,04 м3/т технического кислорода.

Расход чистого кислорода

3,716 · 22,4/32 = 2,601 м3

Расход чистого кислорода с учетом коэффициента усвоения:

2,601/0,9 = 2,89 м3

4,34 · 0,1 = 0,304 м3 (0,434 кг)

Количество неусвоенного азота:

4,34 · 0,05 = 0,152 м3 (0,217 кг)

Количество технического кислорода, поступающего в ванну:

3,716 + 0,217 + 0,304 = 2,966 м3 (4,237 кг)

Корольков в шлаке будет 10% от массы шлака

12,6 · 0,05 = 1,26 кг.

Выход металла после 1 периода плавки:

Мж.ст = Мм.ш. - (Мм.ш./100)[(? [С] + ?[Mn] + ?[Р]) - Мж.шл-Мк-Мб.д.q (8)

где Мж.ст - масса жидкой стали, кг;

Мм.ш - масса металлошихты, кг;

? [ ] - угар примесей, кг;

Мж.шл - масса шлака, кг;

Мк - масса корольков, кг;

Мб.д. - масса бурого дыма, кг.

Мж.ст. = 100 - (1,8 + 0,683 + 0,445 + 0,034) - 2,243 - 0,524 - 0,35 - 1,26 - 1,5 =

= 91,16 кг.

Выделится СО2 из материалов:

- известняка ………………. 2,867;

- доломита ………………… 0,030.

У 2,897

Выделится Н2О из материалов:

- загрязнений скрапа …….. 0,115;

- известняка ………………. 0,060;

- доломита ………………… 0,026

У 0,201

Материальный баланс 1 периода плавки представлен в таблице 7.

Таблица 7 - Материальный баланс 1 периода

Поступило	Получено
Источники	Масса, кг	Источники	Масса, кг.
1	2	3	4
Металлошихты	100,00	Металла	91,16
Известняка	6,908	Шлака	12,60
Магнезитохромит	0,20	Корольки	0,350
Доломит	1,20	СО	4,2
Кислород из атмосферы	0,31	СО2	2,897
Технический кислород	4,237	Н2О	0,201
		Неусвоенного кислорода	0,434
		N2	0,217
		Fe2O3 в бурый дым	0,69
Итого	112,155	Итого	112,746

2 период плавки

Расход кислорода и количество окислившихся примесей во время доводки в таблице 8

Таблица 8 - Расход кислорода и количество окислов в период доводки, кг.

Окисление	Угар примесей	Расход кислорода	Масса окисла
1	2	3	4
C > CO	0,930	1,240	2,17
Si > SiO2	-	-	-
Mn > MnO	0,12	0,032	0,142
P > P2O5	0,010	0,013	0,029
Fe > в дым	0,0018	0,0018	0,0036
Fe > в дым	0,365	0,137	0,502
Итого	1,41	2,306	3,716

Расчет состава и количества шлака приведен в таблице 9.

Таблица 9 - Определение количества составляющих шлака периода доводки, кг.

Источ-ники	SiO2	Al2O3	MnO	MgO	CaO	P2O5	S	FeO	Fe2O3	У
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
Шлак периода распла-вления	2,500	0,290	0,57	0,81	5,000	0,088	0,023	2,52	0,79	12,6
Магне-зито-хромит	0,006	0,004	-	0,06	0,002	-	-	-	0,011	0,10
Метал-лошихта	-	-	0,14	-	-	0,023	-	0,40	0,074	0,63
Добав-ка из-вести	0,046	0,007	-	0,04	1,117	0,001	-	-	0,005	1,22
Итого	2,552	0,301	0,71	0,92	6,119	0,112	0,025	2,92	0,88	14,6

Основность шлака равна:

41,91/17,48 = 2,4

Выход металла:

Мж.ст. = 91,16 - 1,41 - 0,311 - 0,0518 - 14,577 · 0,05 + 0,27 = 88,68 кг.

Количество [FeO], образовавшегося за счет окисления железа во втором периоде плавки

[FeO] = 2,92 - 1,886 = 1,034 кг.

Количество [Fe2O3], образовавшегося за счет окисления железа во втором периоде плавки

[Fe2O3] = 0,531 - 0,357 = 0,174 кг.

Расход кислорода на окисление железа до [FeO]

1,034 · 16/72 = 0,230 кг.

При этом окислится железа

1,034 - 0,230 = 0,804 кг.

Расход кислорода на окисление железа до [Fe2O3]

0,174 · 48/160 = 0,052 кг.

При этом окислится железа

0,174 - 0,052 = 0,122 кг.

Количество корольков в шлаке примем 5%

14,577 · 0,05 = 0,729 кг.

Количество кислорода, поступившего из атмосферы

5 · 54 · 100/250000 = 0,108 кг.

Количество кислорода, которое пошло на окисление элементов:

ОУ = ОС + ОMn + OP + OFe шл + ОFe пыль (9)

ОУ = 2,306 + 0,230 + 0,052 + 0,027 = 2,615 кг.

Количество кислорода, которое надо подать через фурмы:

2,615 - 0,108 = 2,507 кг.

Необходимое количество технического кислорода

2,507 · 22,4/0,95 · 32 · 0,9 = 2,053 м3/100 кг.

Количество неусвоенного кислорода

2,053 · 0,1 = 0,2053 м3

Количество азота

2,053 · 0,05 = 0,103 м3

Материальный баланс второго периода плавки представлен в таблице 10.

Таблица 10 - Материальный баланс второго периода плавки

Поступило	Получено
Источники	Масса, кг	Источники	Масса, кг.
1	2	3	4
Металл	91,160	Сталь	88,680
Продолжение таблицы 10
1	2	3	4
Шлак	12,600	Шлак	14,577
Магнезитохромит	0,100	Корольки	0,729
Доломит	0,300	Бурый дым	0,502
Кислород из атмосферы	0,108	Газы СО	2,170
Технического кислорода	2,930	СО2	0,183
Извести	1,314	N2	0,103
		О2	0,205
		SO2	0,0036
Итого	108,512	Итого	107,235

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9