Определение состава предельного чугуна.

Зададим ориентировочный состав предельного чугуна, %:

Масса железа в 100 кг чугуна будет численно равна:

G_Fe^Ч = 94, 46кг

Тогда масса железа, перешедшего в чугун из агломерата, составит:

= 94, 46 – 0, 59 = 93, 87кг

Найдём количество агломерата, которое потребуется для перехода :

= 146, 98кг/100кг чугуна

кг/т чугуна

Проверим правильность расчетов:

G_Fe^Ч=G_Fe^ш ·η

95, 41 · 0, 99=94, 46кг

Расчет содержания марганца в чугуне. Марганец в шихту доменной печи поступает в виде оксидов марганца из агломерата. Масса оксида марганца в шихте доменной печи равна:

= = 0, 297кг/100кг чугуна

Оксид марганца относится к частично восстанавливающимся оксидам, поэтому весь марганец распределяется между металлом (чугуном) и шлаком. Степень восстановления марганца () равна 0, 50 – 0, 75. В зависимости от температуры чугуна, при повышении температуры растет.

η = 0, 5+ (1435-1410)/(1450-1410)· (0, 75-0, 5) = 0, 656

Следовательно, масса марганца, перешедшего в чугун, составляет:

= 0, 151кг/100кг чугуна

Расчет содержания кремния в чугуне. Кремний в виде (кремнезема) содержится во всех компонентах доменной шихты. Масса в шихте доменной печи равна:

.

= 6, 436кг/100кг чугуна

Степень восстановления кремния () равна 0, 02 – 0, 08. В зависимости от температуры чугуна, при повышении температуры величина растет.

η = 0, 02+(1435-1410)/(1500-1410)· (0, 08-0, 02) = 0, 037

Следовательно, масса кремния, перешедшего в чугун, составляет:

.

= 0, 111кг/100кг чугуна

Содержание кремния в чугуне численно равно массе кремния, перешедшего в чугун из шихты.

Расчет содержания фосфора в чугуне. В условиях доменной плавки оксид фосфора, содержащийся в шихте, восстанавливается полностью. Отсюда, содержание фосфора в чугуне численно равно массе фосфора в шихте доменной печи:

,

где и - содержание фосфора соответственно в агломерате и коксе, %

= 0, 209

кг/100кг чугуна

Расчет содержания серы в чугуне. (Предварительно необходимо рассчитать состав и количество доменного шлака). Масса серы в шихте доменной печи равна массе серы, поступившей из различных источников: из агломерата и кокса

,

где и - содержание серы соответственно в агломерате и коксе, %

кг/100кг чугуна

Примем, что в доменной печи 5 -10 % серы, содержащейся в шихте, теряется, то есть переходит в газовую фазу и уходит из печи с доменным газом ( =0, 05 – 0, 10), а оставшаяся сера распределяется между металлом и шлаком. Тогда общая масса серы, содержащейся в чугуне и шлаке, будет равна:

кг/100кг чугуна

Запишем уравнение баланса серы:

,

где и - соответственно содержание серы в чугуне и шлаке, %

Характеристикой десульфурирующей способности шлака является коэффициент распределения серы между шлаком и металлом . Зависимость от различных технологических параметров доменной плавки изучена достаточно хорошо. Для оценки значения по предложенной диаграмме следует по данным о составе доменного шлака рассчитать его основность

Теперь мы можем определить L_s из диаграммы:

Из диаграммы следует, что 13

Содержание серы в чугуне определяем из уравнения баланса серы в доменной печи:

кг/100кг чугуна

Оценка содержания углерода в чугуне. Для оценки используем эмпирическое уравнение зависимости содержания углерода от состава чугуна, выведенное на основании обработки большого числа производственных данных, полученных на стабильно работающих доменных печах большого объема:

[C] = 4, 8 + 0, 03 · 0, 151 – 0, 27 · 0, 111 – 0, 32 · 0, 091 – 0, 032 · 0, 015 = 4, 745 кг/100кг чугуна

G^Ч_Fe = 100 – (4, 745+0, 111+0, 151+0, 015+0, 091) = 94, 887 кг/100кг чугуна

3.3 Расчет массы и состава шлака, образующегося в доменной печи при выплавке чугуна

Шлак в доменной печи образуется из компонентов шихтовых материалов, не восстановившихся в ходе доменной плавки, а также не удалившихся из агрегата с газами. Для расчета количества и состава доменного шлака составим следующую таблицу

Расчет массы и состава доменного шлака

Массу компонентов (за исключением ), переходящих в шлак, рассчитаем следующим образом:

кг/100 кг чугуна

где , - содержание компонента соответственно в агломерате и в коксе, %; - степень восстановления компонента в доменной печи, доля ед.

С учетом того, что оксиды железа в шихте доменной печи представлены двумя формами ( и ), а в шлаке присутствует только один оксид (), массу оксида железа в шлаке рассчитаем по общему содержанию в шихте:

, кг/100 кг чугуна

где , - содержание соответственно в агломерате и в коксе, %; - степень восстановления железа в доменной печи, доля ед.