Определение расхода кислорода

В кислородно-конвертерном процессе основным источником кислорода для рафинирования расплава является технический кислород, вдуваемый через фурму в металлическую ванну . Часть кислорода поступает из окалины, находящейся на поверхности металлолома .

Кислород расходуется на окисление примесей шихты  и железа, переходящего в шлак , а также на образование плавильной пыли . Расход кислорода можно рассчитать из уравнения баланса кислорода:

.                                      (5.12)

                                                                                                                

Количество кислорода, необходимого для окисления примесей, составляет:

,                       (5.13)

 

                                                                                                    

 

где - доля углерода, окисляющегося до CO₂ (эта величина обычно составляет 0,10–0,15).

Количество кислорода, необходимое для образования оксидов железа в шлаке, составляет:

,                                             (5.14)

                                                                                                   

где 0,238 – стехиометрический коэффициент пересчета массы окислившегося железа на требуемую для этого массу кислорода в предположении, что в составе оксидов железа 80 % FeO и 20 % Fe₂O₃.

Количество кислорода, расходуемое при пылеобразовании, в предположении, что окисление железа идет до Fe₃O₄ составляет:

.                                                           (5.15)

                                                                                                   

Количество кислорода, поступившего в конвертер с окалиной металлолома (массу окалины  принимаем равной 0,5–1,0 % массы лома), составляет:

,                              (5.16)

                                                                                                         

где 0,27 – стехиометрический коэффициент пересчета окалины на кислород, полученный в предположении, что в состав окалины входит 30 % FeO и 70 % Fe₂O₃.

Подставляя результаты расчетов в уравнение баланса кислорода, можно установить массу чистого кислорода, необходимую для проведения конвертерного процесса. При расчете массового расхода технического кислорода следует учитывать его состав (примем, что {O₂}_ТК=99.5 % об., {N₂}_ТК =0.5 % об.), а также то, что не весь кислород усваивается ванной при продувке (коэффициент использования кислорода К=0,90–0,95):

.                                            (5.17)

 

                                                                                             

 

На практике, как правило, контролируют не массу продутого в конвертере технического кислорода, а его объемный расход , м³/с:

,                                                  (5.18)

                                                                                        

где 32 и 22,4 – соответственно, масса и объем при нормальных условиях одного киломоля технического кислорода.

 

Определение количества и состава

Отходящих газов

Отходящие газы формируются за счет компонентов дутья, металлошихты и шлакообразующих материалов, в процессе окислительного рафинирования не усвоившихся металлической ванной и не перешедших в шлак:

.                    (5.19)

                                                                                                       

При окислении углерода, содержащегося в чугуне и металлоломе, образуются CO и CO₂ в следующих количествах:

,                                           (5.20)

                                                                                                    

.                                                (5.21)

                                                                                                   

Массы СО₂ и паров воды, выделившихся при растворении извести, можно рассчитать следующим образом:

,                                                         (5.22)

                                                                   

,                                                       (5.23)

                                                                                                     

где  и  - содержание углекислого газа и воды в извести, %.

Примем, что азот, поступающий в конвертер с техническим кислородом, полностью не усваивается ванной, а кислород усваивается в пределах, установленных коэффициентом использования кислорода. Тогда

                                           (5.24)

                                                                                     

 

и

.                                (5.25)

                                                                                      

Объем каждого из компонентов отходящих газов определяют по соотношению:

,                                                      (5.26)

где  - масса -го компонента отходящих газов, кг/100 кг шихты;  - масса 1 киломоля - го компонента, кг/моль.

           

        

        

           

         

Суммарное значение объемов всех компонентов отходящих газов V_j:

Суммирование значений  позволяет определить количество отходящих газов (м³). По результатам расчета можно также определить состав конвертерного газа, % об.:

                                                    (5.27)