1. Определяем приход оксидов компонентов шихты в шлак (кг/т чугуна)
МCaO = 0,01∙ (1693,97∙6,4+ 150,69∙54 +49,874∙5) = 192,28;
МMgO = 0,01∙ (1693,97∙5,5+ 150,69∙0,78 +49,874∙2,3) = 95,49;
МAl2O3 = 0,01∙ (1693,97∙0,6+ 150,69∙0,12 +49,874∙26,02) = 23,32;
МSiO2 = 0,01∙ (1693,97∙9,2 + 150,69∙ 0,79 +49,874∙ 54,1) – 21,4∙0,8 = 166,9;
СаО/ SiO2 = 1,15, что соответствует заданному;
МFeO = 0,01∙ (1693,97∙55,5+ 150,69∙0,38 +49,874∙9,78) ∙ (1 – 0,998) ∙ (56 + 16) / 56 = 2,43;
МMnO = 0,01∙ (1693,97∙0,2+ 0 + 0) ∙ (1 – 0,6) ∙ (55 + 16) / 55 = 1,75.
2. Рассчитываем массу серы, поступающей в печь с шихтой и распределяющейся между чугуном и шлаком (Мs, кг/т чугуна):
Мs = 0,01∙ (1693,97∙0,012 + 150,69∙0,052 +451,35∙0,42)∙(1-0,05) = 2,0685.
3. Принимаем содержание серы в чугуне 0,03 % или 0,3 кг/т чугуна. Масса серы, переходящей в шлак, составит:
Мsш = 2,0685 – 0,3 = 1,7685.
Масса SO3 в шлаке составляет:
МSO3ш = 1,7685∙ (32 + 3∙16) /32 = 4,42.
4. Определяем выход шлака:
Ш = 192,28 + 95,49 + 23,32 + 166,9 + 2,43 + 1,75+ 4,42 = 486,59 кг/т чугуна.
5. Результаты расчета заносим в таблицу 3.2.
Таблица 3.2 – Выход и химический состав шлака
| Компонент | CaO | MgO | Al2O3 | SiO2 | FeO | MnO | SO3 | Всего |
| Приход в шлак, кг/т чугуна | 192,28 | 95,49 | 23,32 | 166,9 | 2,43 | 1,75 | 4,42 | 486,59 |
| Содержание, % | 39,5 | 19,6 | 4,8 | 34,3 | 0,5 | 0,4 | 0,9 | 100,0 |
Расчет состава чугуна
Содержание железа в чугуне определено ранее по уравнению и составляет
943,46, кг/т чугуна
1. Рассчитываем содержание марганца и фосфора в чугуне
Mn = 0,01∙ (1693,97∙0,2+ 0 + 0) ∙ 0,6 = 2,03 кг/т чугуна;
Р = 0,01∙ 1693,97∙0,07 = 1,19 кг/т чугуна.
Содержание кремния соответствует принятому в расчете:
Si = 10∙[Si] = 10∙0,8 = 8 кг/т чугуна
Уточняем содержание серы в чугуне.
При основности шлака 1,15 и содержании кремния в чугуне 0,8 % величина коэффициента распределения серы в соответствии с рис.1 составляет Ls = 30
S = 2,0685 / (1 + 0,487∙ 30) = 0,13 кг/ т чугуна.
Содержание углерода в чугуне равно:
Сч = 1000 – [Fe] - [Si] -[S] – [Mn] – [P] = 1000 -943,46-8-2,03-1,19-0,13 =
Результаты расчета состава чугуна занести в табл.3.3.
Таблица 3.3 - Расчетный химический состав чугуна
| Содержание элементов | Si | Mn | P | S | C | Fe |
| Кг/т чугуна | 2,03 | 1,19 | 0,13 | 44,48 | 943,46 | |
| Масс. % | 0,80 | 0,20 | 0,12 | 0,013 | 4,45 | 94,35 |
Расчетный состав чугуна соответствует заданной марке П1, относится к 1группе по содержанию марганца, 2 классу по содержанию фосфора и 2 категории по по содержанию серы.
Так как расчетный состав шлака не удовлетворяет требованиям доменной плавки по содержанию MgO (не более 10 %), в состав шихты необходимо ввести железорудный материал (агломерат, окатыши) с низким содержанием магнезии.
варианты заданий Приложение 1
| № | Агломерат | Доля, % | Окатыши | Флюс | Кокс | Марка чугуна | [Si] | Осн.шл |
| Гороблагодатcкий | Михайловские | Л2 | 3,0 | 1,25 | ||||
| Высокогорский | Михайловские | Л2 | 2,8 | 1,25 | ||||
| Лебяжинский Лебяжинский | Михайловские | Л3 | 2,4 | 1,25 | ||||
| Качканарский Качканарский | Качканарские | П2 | 0,4 | 1,10 | ||||
| п/о «Сибруда» | Костомукшские | Л4 | 2,0 | 1,15 | ||||
| Абагурский | Костомукшские | Л5 | 1,6 | 1,15 | ||||
| Череповецкий | Костомукшские | П1 | 0,6 | 1,15 | ||||
| Новолипецкий | Лебединские | П1 | 0,7 | 1,15 | ||||
| 3ападносибирский | Лебединские | П1 | 0,8 | 1,20 | ||||
| Тулачермет | Лебединские | П2 | 0,5 | 1,25 | ||||
| Челябинский | С/Сарбайские | ПЛ1 | 0,9 | 1,15 | ||||
| Магнитогорский | С/Сарбайские | П1 | 0,7 | 1,25 | ||||
| Серовский | Михайловские | ПЛ1 | 0,9 | 1,10 | ||||
| «КМА-руда» | Лебединские | ПЛ2 | 0,6 | 1,10 | ||||
| Гороблагодатcкий | Михайловские | Л1 | 3,3 | 1,15 | ||||
| Высокогорский | Костомукшские | Л6 | 1,5 | 1,15 | ||||
| Лебяжинский Лебяжинский | Михайловские | П1 | 0,7 | 1,20 | ||||
| Качканарский Качканарский | Качканарские | П2 | 0,5 | 1,25 | ||||
| п/о «Сибруда» | Костомукшские | П1 | 0,9 | 1,15 | ||||
| Абагурский | Михайловские | П2 | 0,5 | 1,20 | ||||
| Череповецкий | Костомукшские | П1 | 0,7 | 1,15 | ||||
| Новолипецкий | Лебединские | П1 | 0,6 | 1,20 | ||||
| 3ападносибирский | Лебединские | П1 | 0,6 | 1,15 | ||||
| Тулачермет | Лебединские | П2 | 0,4 | 1,25 | ||||
| Челябинский | С/Сарбайские | Л3 | 2,4 | 1,20 | ||||
| Магнитогорский | Михайловские | Л6 | 1,4 | 1,10 | ||||
| Серовский | Михайловские | П1 | 0,8 | 1,20 | ||||
| «КМА-руда» | Лебединские | П2 | 0,5 | 1,25 | ||||
| Лебяжинский Лебяжинский | Лебединские | Л1 | 3,2 | 1,20 | ||||
| Качканарский Качканарский | Качканарские | П1 | 0,6 | 1,15 | ||||
| п/о «Сибруда» | Костомукшские | П1 | 0,8 | 1,20 | ||||
| Абагурский | Костомукшские | П1 | 0,9 | 1,15 | ||||
| Череповецкий | Костомукшские | ПЛ1 | 1,1 | 1,10 | ||||
| Новолипецкий | Лебединские | ПЛ1 | 1,0 | 1,10 | ||||
| 3ападносибирский | Лебединские | П2 | 0,5 | 1,20 | ||||
| Тулачермет | Лебединские | Л5 | 1,8 | 1,10 | ||||
| Челябинский | Михайловские | П1 | 0,7 | 1,20 | ||||
| Магнитогорский | Лебединские | П1 | 0,6 | 1,05 | ||||
| Серовский | Лебединские | ПЛ1 | 1,2 | 1,05 | ||||
| «КМА-руда» | Михайловские | ПЛ1 | 1,0 | 1,10 |
Приложение 2
Таблица П2.1 - Химический состав агломератов
| АГЛОМЕРАТ | Fe | Mn | S | P | FeO | SiO2 | Al2O3 | CaO | MgO |
| Гороблагодатcкий | 54,8 | 0,75 | 0,05 | 0,06 | 14,90 | 7,90 | 3,13 | 8,90 | 2,20 |
| Высокогорский | 51,8 | 0,20 | 0,09 | 0,03 | 13,80 | 9,50 | 3,20 | 12,38 | 1,90 |
| Лебяжинский | 53,2 | 2,60 | 0,07 | 0,08 | 13,00 | 9,60 | 2,10 | 12,20 | 1,70 |
| Качканарский | 56,8 | 0,18 | 0,02 | 0,02 | 15,10 | 4,91 | 2,82 | 6,04 | 3,00 |
| п/о «Сибруда» | 54,2 | 0,90 | 0,04 | 0,10 | 13,20 | 8,50 | 2,80 | 9,40 | 2,00 |
| Абагурский | 54,3 | 0,20 | 0,03 | 0,07 | 12,90 | 9,20 | 2,40 | 10,10 | 1,30 |
| Череповецкий | 58,3 | - | 0,01 | 0,01 | 15,30 | 6,57 | 1,10 | 8,20 | 2,50 |
| Новолипецкий | 51,2 | - | 0,03 | 0,02 | 15,60 | 9,97 | 2,20 | 13,00 | 3,30 |
| 3ападносибирский | 56,1 | 0,60 | 0,07 | 0,04 | 16,00 | 6,60 | 2,60 | 7,83 | 2,90 |
| Тулачермет | 46,8 | 0,10 | 0,08 | 0,02 | 16,00 | 12,7 | 2,10 | 17,30 | 2,50 |
| Челябинский | 49,1 | 0,30 | 0,06 | 0,02 | 18,50 | 13,9 | 1,80 | 12,40 | 3,20 |
| Магнитогорский | 54,8 | 0,10 | 0,03 | 0,03 | 10,80 | 7,83 | 1,60 | 11,20 | 2,00 |
| Серовский | 50,4 | 0,40 | 0,11 | 0,07 | 12,70 | 10,9 | 2,10 | 14,45 | 1,00 |
| «КМА-руда» | 57,4 | 0,028 | 0,02 | 0,20 | 17,80 | 8,80 | 0,90 | 9,50 | 0,40 |
Таблица П2.2 - Химический состав окатышей
| ОКАТЫШИ | Fe | Mn | S | P | FeO | SiO2 | Al2O3 | CaO | MgO |
| Качканарские | 58,89 | 0,16 | 0,04 | 0,01 | 3,22 | 4,30 | 2,20 | 3,96 | 2,21 |
| С/Сарбайские | 62,3 | 0,15 | 0,10 | 0,02 | 2,95 | 4,12 | 1,15 | 3,52 | 2,07 |
| Михайловские | 59,05 | 0,05 | 0,01 | 0,01 | 1,25 | 10,29 | 0,15 | 4,85 | 0,39 |
| Лебединские | 65,41 | 0,19 | - | 0,03 | 0,99 | 5,46 | 0,32 | 0,24 | 0,34 |
| Костомукшские | 61,46 | 0,08 | 0,03 | 0,02 | 1,83 | 8,33 | 0,27 | 3,55 | 0,22 |
ПРИЛОЖЕНИЕ 2
Таблица П2.3 - Химические составы флюсующих известняков, %
| Название месторождения | № | Fe2O3 | SO3 | CaO | SiO2 | Al2O3 | MgO | P2O5 | ППП |
| Пикалевское | 0,50 | 0,05 | 53,00 | 1,040 | 0,20 | 1,10 | 0,02 | 43,73 | |
| Баразковское | 0,55 | 0,13 | 54,00 | 0,79 | 0,12 | 0,78 | - | 43,63 | |
| Аккермановское | 0,50 | 0,04 | 54,00 | 1,70 | 0,050 | 0,70 | 0,03 | 42,53 | |
| Тургоякское | 0,74 | 0,02 | 54,77 | 0,54 | 0,44 | 0,30 | 0,03 | 43,16 |
Таблица П2.4 - Технический состав кокса, %
| Угольный бассейн | № | Зола | Летучие | Сера | С | Влага |
| Кузнецкий | 11,05 | 0,80 | 0,42 | 87,73 | 3,0 | |
| Печерский | 10,47 | 0,60 | 0,70 | 88,19 | 3,0 | |
| Карагандинский | 13,10 | 0,80 | 0,68 | 85,42 | 3,0 | |
| Смесь Кузнецкого и Карагандинского углей | 11,97 | 0,80 | 0,58 | 86,65 | 3,0 |
Таблица П2.5 - Химический состав золы кокса, %
| Угольный бассейн | № | FeO | CaO | SiO2 | Al2O3 | MgO |
| Кузнецкий | 12,58 | 5,00 | 54,10 | 26,02 | 2,30 | |
| Печерский | 6,89 | 7,30 | 56,61 | 26,60 | 2,60 | |
| Карагандинский | 11,94 | 9,06 | 49,50 | 28,30 | 1,20 | |
| Смесь Кузнецкого и Карагандинского углей | 11,93 | 6,90 | 52,10 | 27,37 | 1,70 |
| Таблица. Химический состав чугуна передельного марок П1, П2, ПЛ1 и ПЛ2 (ГОСТ 805-95) | ||||||||||||||||||||
| Марка чугуна | Массовая доля, % | |||||||||||||||||||
| Si | Mn | P | S | |||||||||||||||||
| не более | ||||||||||||||||||||
| группа | класс | категории | ||||||||||||||||||
| I | II | III | IV | А | Б | В | I | II | III | IV | V | |||||||||
| П1 | 0,5 - 0,9 | <= 0,5 | 0,5 - 1,0 | 1,0 - 1,5 | - | 0,1 | 0,2 | 0,3 | 0,01 | 0,02 | 0,03 | 0,04 | 0,05 | |||||||
| П2 | <= 0,5 | <= 0,5 | 0,5 - 1,0 | 1,0 - 1,5 | - | 0,1 | 0,2 | 0,3 | 0,01 | 0,02 | 0,03 | 0,04 | 0,05 | |||||||
| ПЛ1 | 0,9 - 1,2 | <= 0,3 | 0,3 - 0,5 | 0,5 - 0,9 | 0,9 - 1,5 | 0,08 | 0,12 | 0,3 | 0,01 | 0,02 | 0,03 | 0,04 | 0,05 | |||||||
| ПЛ2 | 0,5 - 0,9 | <= 0,3 | 0,3 - 0,5 | 0,5 - 0,9 | 0,9 - 1,5 | 0,08 | 0,12 | 0,3 | 0,01 | 0,02 | 0,03 | 0,04 | 0,05 | |||||||
 Таблица. Химический состав чугуна литейного (ГОСТ 4832-95)
| 
| 
| 
| |||||||||||||||||
| Марка чугуна | Массовая доля, % | |||||||||||||||||||
| Si | Mn | P | P, не более | |||||||||||||||||
| группа | класс | категории | ||||||||||||||||||
| I | II | III | IV | А | Б | В | Г | Д | ||||||||||||
| не более | ||||||||||||||||||||
| Л 1 | 3,2 - 3,6 | <= 0,3 | 0,3 - 0,5 | 0,5 - 0,9 | 0,9 - 1,5 | 0,08 | 0,12 | 0,3 | 0,3 - 0,7 | 0,7 - 1,2 | 0,02 | 0,03 | 0,04 | - | ||||||
| Л 2 | 2,8 - 3,2 | <= 0,3 | 0,3 - 0,5 | 0,5 - 0,9 | 0,9 - 1,5 | 0,08 | 0,12 | 0,3 | 0,3 - 0,7 | 0,7 - 1,2 | 0,02 | 0,03 | 0,04 | - | ||||||
| Л 3 | 2,4 - 2,8 | <= 0,3 | 0,3 - 0,5 | 0,5 - 0,9 | 0,9 - 1,5 | 0,08 | 0,12 | 0,3 | 0,3 - 0,7 | 0,7 - 1,2 | 0,02 | 0,03 | 0,04 | - | ||||||
| Л 4 | 2,0 - 2,4 | <= 0,3 | 0,3 - 0,5 | 0,5 - 0,9 | 0,9 - 1,5 | 0,08 | 0,12 | 0,3 | 0,3 - 0,7 | 0,7 - 1,2 | 0,02 | 0,03 | 0,04 | 0,05 | ||||||
| Л 5 | 1,6 - 2,0 | <= 0,3 | 0,3 - 0,5 | 0,5 - 0,9 | 0,9 - 1,5 | 0,08 | 0,12 | 0,3 | 0,3 - 0,7 | 0,7 - 1,2 | 0,02 | 0,03 | 0,04 | 0,05 | ||||||
| Л 6 | 1,2 - 1,6 | <= 0,3 | 0,3 - 0,5 | 0,5 - 0,9 | 0,9 - 1,5 | 0,08 | 0,12 | 0,3 | 0,3 - 0,7 | 0,7 - 1,2 | 0,02 | 0,03 | 0,04 | 0,05 | ||||||