Расчёт шихты без использования металлоконцетрата

 

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:

 

М_i = М_чугуна [ I ], (2.25)

 

где [ I ] – содержание в чугуне элементов (здесь и далее в долях единицы);

М_{Fe чугуна} = 1000 ∙ 0,964 = 964,0 кг;

М_{Mn чугуна} = 1000 ∙ 0,0014 = 1,4 кг;

М_{Si чугуна} 1000 ∙ 0,0055 = 5,5 кг.

Расход рудной смеси:

а) масса золы кокса:

 

М_{з. к.} = М_кокса∙[А]_кокса, (2.26)

 

где [А]_кокса – содержание в коксе золы;

М_{з. к.} = 450 ∙ 0,104 = 46,80 кг;

б) вносится железа золой кокса:

 

М_{Fe з.к.} = М_{з. к.}∙[Fe]_з.к., (2.27)

где [Fe]_з.к. – содержание железа в золе кокса;

М_{Fe 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)

 

М_{Fe 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:

 

М_{Fe р.с.} = М_{Fe чугуна} + М_{Fe шлака} – М_{Fe з.к.}, (2.29)

 

М_{Fe 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.

 

М_{i р.с.} = M_р.с.∙[ I ]_р.с.; (2.32)

М_{i з.к.} = M_з.к.∙[ I ]_з.к.; (2.33)

М_{i шлакообр.} = М_{i р.с.} + М_{i 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:

 

М_{S шихты} = М_р.с.∙[S]_шихте + М_кокса∙[S]_кокса, (2.38)

 

М_{S шихты} = 1708,89 ∙ 0,00046+450,0 ∙ 0,0137 =6,95 кг;

б) принимаем, что в шлак переходит 85% серы:

 

М_{S шлака} = М_{S шихты}∙0,85, (2.39)

 

М_{S шлака} = 6,95∙0,85 = 5,91 кг.

Количество МnО в шлаке:

а) поступает в печь марганца:

 

М_Mn = М_р.с.∙[Mn]_р.с. + М_з.к.∙[Mn]_з.к., (2.40)

 

М_Mn = 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:

 

М_{Mn в шлак} = М_Mn – M_{Mn чугуна} – М_{Mn в газ}, (2.42)

М_{Mn 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:

М_{S в чугуне} = М_{S шихты}∙h_{S в чугун}, (2.45)

 

М_{S 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:

 

М_{Р в чугуне} = М_р.с.∙[P]_р.с. + М_з.к.∙[P]_з.к., (2.46) М_{Р 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:

 

М_выноса = 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					1154	1,154
	P Cr			0,04 0,03	окатыши Лебединские					542	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				318	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				1340	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					1154	13,0
	P Cr			0,04 0,03	окатыши Лебединские					542	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				346	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				1340	Рудная нагрузка, т/т 3,22