Химический состав чугуна, принимаемый на основании опытных данных представлен в таблице 2.1.
Таблица 2.9 – Состав чугуна
| Содержание элементов, % | |||||
| Si | Мп | Р | S | С | Fe |
| 0,55 | 0,14 | 0,04 | 0,03 | 2,89 | 96,40 |
Расход сухого кокса без выноса составляет 450 кг.
Исходные данные для расчёта приведены в таблице 2.10.
Определяется масса элементов в чугуне:
Мi = Мчугуна [ I ], (2.25)
где [ I ] – содержание в чугуне элементов (здесь и далее в долях единицы);
МFe чугуна = 1000 ∙ 0,964 = 964,0 кг;
МMn чугуна = 1000 ∙ 0,0014 = 1,4 кг;
МSi чугуна 1000 ∙ 0,0055 = 5,5 кг.
Расход рудной смеси:
а) масса золы кокса:
Мз. к. = Мкокса∙[А]кокса, (2.26)
где [А]кокса – содержание в коксе золы;
Мз. к. = 450 ∙ 0,104 = 46,80 кг;
б) вносится железа золой кокса:
МFe з.к. = Мз. к.∙[Fe]з.к., (2.27)
где [Fe]з.к. – содержание железа в золе кокса;
МFe з.к. = 46,8 ∙ 0,0851 = 3,98 кг,
где 0,0851 – содержание железа в золе кокса, доли ед.;
в) в соответствии с составом шихтовых материалов и опытными
данными выход шлака составляет 346 кг/т, с содержанием FeO 0,41 %;
г) переходит железа в шлак:
, (2.28)
МFe шлака = 346 ∙ 0,0041 ∙ 56/72 = 1,42 кг,
где 56 – атомная масса железа; 72 – молекулярная масса FeO;
д) должно быть внесено железа рудной смесью:
МFe р.с. = МFe чугуна + МFe шлака – МFe з.к., (2.29)
МFe р.с. = 964,0 + 1,42 – 3,98 = 961,44 кг;
е) расход рудной смеси:
, (2.30)
ж) расход рудной смеси с учётом выноса в колошник (принимаем вынос равным 2%, он определяется качеством шихтовых материалов, технологией доменной плавки и изменяется от 1 до 10%) составляет:
, (2.31)
Химический состав шихтовых материалов доменной плавки без использования металлоконцентрата предоставлен в таблице 2.10
.
Таблица 2.10 Химический состав шихтовых материалов доменной плавки без металлоконцентрата
| Наименование | Химический состав, % | ||||||||||||
| материала | Fe | FeO | SiO2 | Al2O3 | CaO | MgO | MnO | P | S | Cr2O3 | TiO2 | Fe2O3 | W |
| агломерат ОХМК | 53,42 | 13,20 | 8,97 | 1,10 | 12,56 | 1,60 | 0,241 | 0,022 | 0,041 | 0,00 | 0,00 | 62,2 | 0,00 |
| окатыши Лебединские | 65,90 | 2,50 | 6,00 | 0,08 | 0,27 | 0,44 | 0,046 | 0,017 | 0,005 | 0,00 | 0,014 | 90,6 | 0,00 |
| кокс (зола) | 8,51 | 0,00 | 46,20 | 17,20 | 7,40 | 3,11 | 0,710 | 0,327 | 1,370 | 0,00 | 0,00 | 23,68 | 2,70 |
Расчёт количества шлакообразующих приведён в таблице 2.11.
Мi р.с. = Mр.с.∙[ I ]р.с.; (2.32)
Мi з.к. = Mз.к.∙[ I ]з.к.; (2.33)
Мi шлакообр. = Мi р.с. + Мi з.к.. (2.34)
Таблица 2.11 – Количество шлакообразующих
| Материал | Количество, кг | SiO2 | А12О3 | СаО | MgO | ||||
| % | кг | % | кг | % | кг | % | кг | ||
| Руд. Смесь | 1708,89 | 14,97 | 136,0 | 1,18 | 13,1 | 12,83 | 146,4 | 2,04 | 20,84 |
| Зола кокса | 46,8 | 46,20 | 20,83 | 17,20 | 7,75 | 7,40 | 3,33 | 3,11 | 1,40 |
| Итого | — | — | 156,8 | 20,8 | 149,94 | 22,24 |
Израсходовано кремнезема на Si переходящий в чугун (по реакции SiO2 +2C = Si +2CO):
, (2.35)
В шлак переходит кремнезема:
, (2.36)
= 156,86 – 11,79 = 145,07 кг.
Основность шлака:
, (2.37)
.
Количество серы в шлаке:
а) вносится серы материалами шихты:
МS шихты = Мр.с.∙[S]шихте + Мкокса∙[S]кокса, (2.38)
МS шихты = 1708,89 ∙ 0,00046+450,0 ∙ 0,0137 =6,95 кг;
б) принимаем, что в шлак переходит 85% серы:
МS шлака = МS шихты∙0,85, (2.39)
МS шлака = 6,95∙0,85 = 5,91 кг.
Количество МnО в шлаке:
а) поступает в печь марганца:
МMn = Мр.с.∙[Mn]р.с. + Мз.к.∙[Mn]з.к., (2.40)
МMn = 1154 ∙ 0,00241+542 ∙ 0,00046+46,8 ∙ 0,0071=3,06кг.
б) степень восстановления марганца в зависимости от химического состава чугуна составляет 45–78%.
Степень восстановления марганца составляет:
, (2.41)
в) в шлак (в виде МnО) переходит марганца шихтовых материалов:
МMn в шлак = МMn – MMn чугуна – МMn в газ, (2.42)
МMn в шлак = 3,06 – 1,4 = 1,66 кг;
г) количество МnО в шлаке:
, (2.43)
Количество FeO в шлаке:
, (2.44)
Химический состав шлака предоставлен в таблице 2.12.
Таблица 2.12 – Химический состав шлака
| Компоненты шлака | Колличество | |
| кг | % | |
| SiO2 | 145,07 | 43,00 |
| Al2O3 | 20,87 | 6,47 |
| CaO | 149,73 | 43,60 |
| MgO | 22,24 | 5,43 |
| MnO | 2,14 | 0,40 |
| FeO | 1,83 | 0,41 |
| S | 5,91 | 0,69 |
| Итого | 347,79 | 100,00 |
Пересчитываем полученный состав шлака на три компонента (СаО, SiO2 и Аl2О3), наносим этот состав шлака на соответствующие диаграммы (плавкости, вязкости и температур плавления) и проверяем физические свойства шлака.
Проверка содержания серы в чугуне:
МS в чугуне = МS шихты∙hS в чугун, (2.45)
МS в чугуне = 6,95 ∙ 0,09 = 0,620 кг или 0,03%.
Содержание серы не выходит за допустимые пределы (в чугуне 0,03%).
Проверка содержания фосфора в чугуне:
МР в чугуне = Мр.с.∙[P]р.с. + Мз.к.∙[P]з.к., (2.46) МР в чугуне=1154 ∙ 0,00022+542 ∙ 0,00017+46,8 ∙ 0,00327=0,4кг или 0,03%.
Содержание фосфора не выходит за допустимые пределы (в чугуне 0,04%).
Окончательный состав чугуна приведен в таблице 2.13.
Таблица 2.13 – Химический состав полученного чугуна
| Содержание элемента, % | |||||
| Si | Mn | P | C | S | Fe |
| 0,55 | 0,14 | 0,03 | 2,85 | 0,03 | 96,40 |
Расход влажного (2% Н2О) кокса с учётом выноса составит:
, (2.47)
Расход шихтовых материалов предоставлен в таблице 2.14.
Таблица 2.14 – Расход шихтовых материалов
| Материалы | Без выноса и влаги | С выносом влажных |
| Кокс | 450,0 | 468,0 |
| Рудная смесь | 1674,69 | 1708,89 |
| Итого | 2124,69 | 2176,89 |
Количество влаги шихтовых материалов и пыли, выносимых из доменной печи:
Мвыноса = 2176,89 – 2124,69 = 52,2 кг. (2.48)
Расчетный состав доменной шихты, чугуна и шлака без использования металлоконцентрата предоставлен в таблице 2.15
.
Таблица 2.15 – Расчетный состав доменной шихты, чугуна и шлака без металлоконцетрата на 1 тонну чугуна
| Наименование | Вносит шихта, т | ||||||||||
| материала | Fe | SiO2 | Al2O3 | CaO | MgO | MnO | TiO2 | P | Cr2O3 | S | |
| агломерат ОХМК | 0,610 | 0,10 | 0,013 | 0,136 | 0,021 | 0,003 | 0,00 | 0,0003 | 0,00 | 0,00 | |
| окатыши Лебединские | 0,330 | 0,036 | 0,00 | 0,01 | 0,00 | 0,000 | 0,001 | 0,000 | 0,0003 | 0,000 | |
| кокс (зола) | 0,00 | 0,02 | 0,007 | 0,003 | 0,001 | 0,000 | 0,00 | 0,0001 | 0,00 | 0,006 | |
| СУММА | 0,964 | 0,156 | 0,02 | 0,149 | 0,022 | 0,003 | 0,001 | 0,0004 | 0,0003 | 0,006 | |
| Состав чугуна, %: | Si | 0,55 | Расход | кг/т | т | ||||||
| Mn | 0,14 | материалов | чугуна | всего | |||||||
| S | 0,03 | агломерат ОХМК | 1,154 | ||||||||
| P Cr | 0,04 0,03 | окатыши Лебединские | 0,542 | ||||||||
| Выход чугуна с подачи, т | 1,0 | кокс (зола) | 468 | 0,468 | |||||||
| Расход SiO2 в чугун, т | 0,01 | ||||||||||
| Переходит SiO2 в шлак, т | 0,15 | ||||||||||
| Сумма окислов шлака, т | 0,34 | ||||||||||
| Выход шлака с подачи, т | 0,32 | Показатели работы доменной печи: | |||||||||
| Выход шлака, кг/т чугуна | Содержание железа в металлошихте, % 57,40 | ||||||||||
| Состав шлака, %: | SiO2 | 43,0 | Вынос колошниковой пыли, кг/т 31 | ||||||||
| Al2O3 FeO | 6,47 0,41 | Дутье: расход, м³/мин 1950 давление, ати 1,9 | |||||||||
| CaO | 43,6 | температура, ºС 1050 | |||||||||
| MgO | 5,43 | Содержание кислорода в дутье, % 22,5 | |||||||||
| MnO S | 0,40 0,69 | Колошниковый газ: давление, ати 1,05 температура, ºС 180 | |||||||||
| Основность шихты, | CaO/SiO2 | 0,94 | КИПО 0,564 | ||||||||
| Основность шлака: | CaO/SiO2 | 1,01 | Производительность, т/сут 1785 | ||||||||
| Температура плавления шлака, оС | Рудная нагрузка, т/т | 3,22 |
Таблица 2.16 - Расчетный состав доменной шихты, чугуна и шлака без металлоконцетрата в подачу
| Наименование | Вносит шихта, т | ||||||||||
| материала | Fe | SiO2 | Al2O3 | CaO | MgO | MnO | TiO2 | P | Cr2O3 | S | |
| агломерат ОХМК | 8,01 | 1,32 | 0,172 | 1,795 | 0,277 | 0,04 | 0,00 | 0,0004 | 0,00 | 0,00 | |
| окатыши Лебединские | 4,61 | 0,475 | 0,01 | 0,132 | 0,03 | 0,003 | 0,013 | 0,000 | 0,004 | 0,001 | |
| кокс (зола) | 0,06 | 0,264 | 0,092 | 0,04 | 0,013 | 0,00 | 0,00 | 0,0001 | 0,00 | 0,079 | |
| СУММА | 12,69 | 2,059 | 0,264 | 1,967 | 0,293 | 0,043 | 0,013 | 0,005 | 0,004 | 0,079 | |
| Состав чугуна, %: | Si | 0,55 | Расход | кг/т | т | ||||||
| Mn | 0,14 | материалов | чугуна | всего | |||||||
| S | 0,03 | агломерат ОХМК | 13,0 | ||||||||
| P Cr | 0,04 0,03 | окатыши Лебединские | 7,0 | ||||||||
| Выход чугуна с подачи, т | 13,2 | кокс (зола) | 468 | 6,2 | |||||||
| Расход SiO2 в чугун, т | 0,16 | ||||||||||
| Переходит SiO2 в шлак, т | 1,93 | ||||||||||
| Сумма окислов шлака, т | 4,49 | ||||||||||
| Выход шлака с подачи, т | 4,58 | Показатели работы доменной печи: | |||||||||
| Выход шлака, кг/т чугуна | Содержание железа в металлошихте, % 57,40 | ||||||||||
| Состав шлака, %: | SiO2 | 43,0 | Вынос колошниковой пыли, кг/т 31 | ||||||||
| Al2O3 | 6,47 | Дутье: расход, м³/мин 1950 | |||||||||
| CaO | 43,6 | давление, ати 1,9 | |||||||||
| MgO | 6,52 | температура, ºС 1050 | |||||||||
| FeO | 0,44 | Содержание кислорода в дутье, % 22,5 | |||||||||
| MnO S | 0,40 0,61 | Колошниковый газ: давление, ати 1,05 температура, ºС 180 | |||||||||
| Основность шихты, | CaO/SiO2 | 0,94 | КИПО 0,564 | ||||||||
| Основность шлака: | CaO/SiO2 | 1,01 | Производительность, т/сут 1785 | ||||||||
| Температура плавления шлака, оС | Рудная нагрузка, т/т 3,22 |