/
Автор: Филиппов А.Ф. Еднерал Ф.П.
Теги: металлургия металловедение учебное пособие стали электрометаллургия металлургическая промышленность
Год: 1962
Текст
у
Ф. П. ЕДНЕРАЛ и А. Ф. ФИЛИППОВ
669.1
Е4Ч
РАСЧЕТЫ
ПО ЭЛЕКТРОМЕТАЛЛУРГИИ
СТАЛИ И ФЕРРОСПЛАВОВ
ИЗДАНИЕ ВТОРОЕ,
ИСПРАВЛЕННОЕ И ДОПОЛНЕННОЕ
Допущено
Министерством высшего и среднего
специального образования СССР
в качестве учебного пособия
для металлургических вузов и факультетов
Г-.
ГОСУДАРСТВЕННОЕ
НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ИЗДАТЕЛЬСТВО
ЛИТЕРАТУРЫ ПО ЧЕРНОЙ И ЦВЕТНОЙ МЕТАЛЛУРГИИ
Москва 1962
230
Приложения
Уст
нос л
ЖеЛ
Агл1
Ока!
Мар
Хрс|
Ква1
Хал
Изв|
ИзВ|
Пла
Бок
Maij
Дол
Дол|
Пер
Кой
Др<1
П1л|
Фер
Фер
Ниц
Сил
Стр!
Тит!
АЛ11
ЛИТЕРАТУРА
1. Н. С. Мирошниченко. Бюллетень ЦНИИЧМ, 1961, № 6.
2. Ф. П. Ед пер а л. Электрометаллургия стали и ферросплавов, Метал-
лургиздат, Ц963.
3. Ф. И. Е д п е р а л. Сталь, I960, № 12.
4. Fetters a Chipman. Trans. Amer. Inst. Min.’a. Met. Eng., 140 (1940),
145 (1941).
5. Ф. IL Еднерал и H. Ф. Хлыстов. Сталь, 4958, № 1.
6. M. А. Павлов. Металлургия чугуна, ч. II, Металлургиздат, 1945.
7. Г. П. С е л и в а и о в. Основы расчетных упражнений по металлургии,
ОНТИ, 1935.
8. Д. 3. Савостин. Сталь, 1951, № 9.
9. В. П. Елютин, Ю. А. Павлов, Б. Е. Левин, Е. М. Алексеев.
Производство ферросплавов, Металлургиздат, 1957.
10. П. Ф. С и е ж к о. Труды НТО ЧМ, т. 13, Металлургиздат, 19'58.
АННОТАЦИЯ
В книге приводятся расчеты шихт для вы-
плавки стали разных марок в дуговых и ин-
дукционных печах, для выплавки наиболее
употребительных ферросплавов, показано со-
ставление баланса металла по передельным це-
хам завода, баланса легированных отходов и
др.
Книга предназначается в качестве учебного
пособия для студентов старших курсов метал-
лургических 1ву.зов. Она может быть также
полезна металлургам-производственникам.
ОГЛАВЛЕНИЕ
Стр.
От авторов ....................................................... 4
Глава I
Баланс металла и определение числа электропечей и их емкости
1. Баланс металла по прокатному, кузнечному, термическому и электро-
сталеплавильному цехам ........................................... 5
2. Использование легированных отходов .......................... 15
3. Определение числа электрических печей и их емкости .......... 26
4 Определение размеров дуговой электросталеплавильной печи .... 31
Глава II
Расчет шихты для выплавки электростали
I. Расчет шихты для выплавки в дуговой электропечи с основной футе-
ровкой стали марки ШХ15 (с применением кислорода) и тепловой
баланс плавки ................................................... 36
2. Расчет шихты для выплавки трансформаторной стали в дуговой пе-
чи с применением кислорода....................................... 73
3. Расчет шихты для выплавки нержавеющей стали марки 1Х18Н9Т в
дуговой печи с применением кислорода (материальный баланс) .. 106
4. Расчет добавочных материалов при выплавке стали в дуговых элек-
тропечах без применения кислорода .............................. 133
5. Расчет шихты для выплавки стали в индукционной бессердечнико-
вой печи ....................................................... 140
Глава II!
Расчет шихты для выплавки ферросплавов
1. Расчет шихты для плавки 75%-ного ферросилиция ............... 142
2. Расчет шихты для плавки углеродистого ферромарганца бесфлюсо-
вым методом .................................................... 154
3. Расчет шихты для плавки среднеуглеродистого ферромарганца .. 159
4. Расчет шихты для плавки металлического марганца силикотер-
мическим методом ............................................... 164
5. Упрощенный расчет шихты для плавки передельного феррохрома 179
6. Краткий расчет шихты для плавки 50%-него силикохрома (без ма-
териального баланса) ........................................... 184
7. Расчет шихты для плавки рафинированного феррохрома.......... 186
8. Расчет шихты для плавки ферровольфрама ..................... 189
9. Расчет шихты для плавки феррованадия марки Вд1 алюминосили-
котермическим методом ............................. 197
10. Расчет шихты для плавки ферромолибдена ..................... 204
II. Расчет шихты для плавки ферротитана ....................... 215
Приложения ..................................................... 226
Литература ..................................................... 231
ОТ АВТОРОВ
В докладе на XXII .съезде КПСС Никита Сергеевич Хрущев
говорил: «Направляя усилия на осуществление всеобщего сред-
него образования, партия вместе с тем ставит программной
целью сделать еще более общедоступными все формы высшего
образования. Теперь у нас в вузах обучается 2 миллиона 600
тысяч человек. К 1980 году предполагается довести численность
студентов высших учебных заведений до 8 миллионов, т. е. уве-
личить в три с лишним раза. Особенно широкое распространение
приобретает вечернее и заочное образование.^.
Необходимым условием для развития высшего образования
во всех районах страны и выпуска высококачественных специ-
алистов, в частности из студентов, обучающихся без отрыва от
производства, является обеспечение студентов учебниками и
учебными пособиями.
Настоящее учебное пособие имеет целью помочь студентам
при выполнении курсовых и дипломных работ; с его помощью
студенты могут рассчитать шихту для выплавки в электропечах
стали и ферросплавов разного состава, определить количество
электропечей, потребное для получения заданной производи-
тельности, размеры электропечей, выбрать мощность трансфор-
матора и диаметр электродов.
Расчеты шихты для выплавки стали выполнены для плавок
с применением газообразного кислорода.
Расчеты главы I, расчеты 1, 4 главы II и 1, 2, 3, 5, 8, 10, 11
главы III выполнены Ф. П. Еднералом; расчеты 2, 3, 5 главы II,
расчеты 4, 6, 7, 9 главы III выполнены А. Ф. Филипповым.
Авторы выражают благодарность проф. докт. техн, наук
А. Д. Крамарову и доц. канд. техн, наук Н. В. Толстогузову,
А. М. Левину, А. В. Вишнякову и Л. Н. Кац за ценные замеча-
ния, сделанные при рецензировании рукописи.
ГЛАВА I
БАЛАНС МЕТАЛЛА И ОПРЕДЕЛЕНИЕ
ЧИСЛА ЭЛЕКТРОПЕЧЕЙ И ИХ ЕМКОСТИ
1. БАЛАНС МЕТАЛЛА ПО ПРОКАТНОМУ, КУЗНЕЧНОМУ,
ТЕРМИЧЕСКОМУ И ЭЛЕКТРОСТАЛЕПЛАВИЛЬНОМУ ЦЕХАМ
Допустим, что задано спроектировать электросталеплавиль-
пый цех, выпускающий в год 400 тыс. т слитков конструкцион-
ной, шарикоподшипниковой и инструментальной стали.
В соответствии с производственной программой завода наме-
чаем сортамент стали (табл. 1).
Таблица 1
Сортамент стали
Количество
стали
Марка стали
Количество
стали
Марка стали
Ша рикоподшипниковая
111X15.............
Конструкционна я:
18ХНВА..............
40ХНМА...........
5ХНМ.............
ЗОХГСА...........
12Х5МА...........
25ХНВА...........
5ХГМ.............
12Х2Н4А..........
45ХНМФА..........
Х15Н60...........
Х20Н80...........
20—50ХН..........
135
30
30
12
12
9
9
6
6
6
24
10
3
И негру м ентальная:
хвг................
4ХВС—6XBC . . .
Р18.............
Р9 ............
ЗХ2В8 ..........
9ХС............
Х12Ф1..........
Х12М............
Углеродистая инстру-
ментальная:
У7А—У12А . .
Итого
12
18
12
3
13
12
15
3
20
22
400 100
Плавки углеродистых инструментальных сталей проводят
преимущественно после ремонтов футеровки как закрепляющие
и промывные.
6 Баланс металла и определение числа электропечей и их емкости
Выбор прокатного и ковочного оборудования
Относительно ‘небольшая производительность сталеплавиль-
ного цеха позволяет выбрать в 'качестве обжимного заготовоч-
ный двухклетевой стан 850. Производительность его в год со-
ставляет 500 тыс. т слитков. Сортамент стана — заготовка сече-
нием 180—90 мм и сортовой прокат диаметром 180—120 мм.
Сортовые станы выбирают с таким расчетом, чтобы с них
можно было получить сортовой прокат диаметром 8—120 мм.
Стан 550 — среднесортный для производства проката диамет-
ром 120—50 мм с годовой производительностью 100 тыс. т заго-
товок. Стан получает заготовки сечением 150—180 мм.
Стан 350 — мелкосортный для производства проката диамет-
ром 52—20 мм с годовой производительностью 70 тыс. т загото-
вок. Стан получает заготовки сечением 120—150 мм.
Стан 280 — мелкосортный для производства проката диамет-
ром 28—8 мм с годовой производительностью 35 тыс. т загото-
вок. Стан получает заготовки сечением 90—100 мм и имеет под-
готовительную клеть.
Таблица 2
Распределение марок стали по станам и молотам, %
Количество выпускаемой товарной стали, %
Марка стали стан 850 стан 550 стан 350 стан 280 трехтон- ные молоты
У7А—У12А 20 40 40
ШХ15 — 50 35 15 —
18ХНВА . . 55 25 20 — —
40ХНМА 60 25 15 —. —
30ХГСА — 80 20 — —
12Х5МА — 60 30 10 —
25ХНВА — 70 30 — —
45ХНМФА — 60 20 20
5ХГМ 100 .—. — — —
5ХНМ 100 — — — —
ХВГ —— 20 40 40 —
12Х2Н4А — 90 10 —. —
4ХВС—6ХВС — 20 40 40 —
Х15Н60 .— —- — .—. 100
Х20Н8Э — .—, -—. — 100
Х12Ф1 — — 50 — 50
Х12М — — 50 — 50
Р18 — — 50 50 —
Р9 —- — 50 50 —
ЗХ2В8 - — — 50 50 —
9ХС — —. 60 40 —
20ХН —50ХН — — 50 50 —
Баланс металла по прокатному, кузнечному, терм, и сталепл. цехам 7
7-т молот из слитка 560 кг отковывает заготовку для 3-т мо-
лотов сечением 170—220 мм\ иа 3-т молотах отковывают сорт
или заготовку для станов 350 и 280 сечением 80—120 мм.
Программу распределяют по станам в соответствии с назна-
чением той или иной марки стали. Так, инструментальные стали
требуются главным образом в мелких профилях с мелкосортных
станов, конструкционные —преимущественно со среднесортных
и крупносортных станов, штамповые — с заготовочных станов.
Нормальный выход годного из слитков получается в тех слу-
чаях, когда сталь от слитка до готового проката проходит не
более трех переделов, включая обжимной стан.
В табл. 2 показано, как распределяются марки стали по ста-
нам и молотам.
Баланс металла по прокатному цеху
Баланс металла по станам 850, 550, 350 и 280 приведен в
табл 3, 4, 7, 8, а по молотам — в табл. 5 и 6.
Таблица 3
Баланс металла по стану 850
Марка стали Задано слитков, m Расходный коэффи- циент * Выход годного металла, пг Отходы, m
всего в том числе угар обрезь и брак
товарной за- готовки и сорта заготовки дли других станов на 1 m годного всего на 1 m годного всего
У7А—У12А 20000 1,260 15870 15870 0,020 320 0,240 3810
ШХ15 135000 1,290 104650 104650 0,020 2090 0,270 2826(1
ЗОХГСА 12000 1,295 9260 — 9260 0,020 180 0,275 2560
18ХНВА 30000 1,295 23170 12750 10420 0,020 460 0,275 6370
40ХНМА 30000 1,290 23260 13960 9300 0,020 460 0,270 6280
5ХНМ 12000 1,295 9260 9260 .— 0,020 180 0,275 2560
25ХНВА 9000 1,295 7020 — 7020 0,020 140 0,275 1840
5ХГМ 6000 1,280 4690 4690 .—. 0,020 90 0,260 1220
12Х2Н4А 6000 1,295 4630 — 4630 0,020 90 0,275 1280
45ХНМФА 6000 1,295 4630 — 4630 0,020 90 0,275 1280
12Х5МА 9000 1,280 7030 — 7030 0,020 140 0,260 1830
хвг 12000 1,270 9450 1— 9450 0,020 190 0,250 2360
4ХВС—6ХВС 18000 1,270 14170 .— 14170 0,020 280 0,250 3550
20ХН—50ХН 3000 1,260 2380 — 2380 0,020 50 0,240 570
9ХС 12000 1,260 9520 — 9520 0,020 190 0,240 2290
Всего: 320000 — 248990 40660 208330 — 4950 — 66060
* Расходные коэффициенты следует брать плановые или отчетные, если они меньше
плановых.
8 Баланс металла и определение числа электропечей и их емкости
Баланс металла по стану 550
Таблица 4
Марка стали •Задано заготов- ки, m Расходный коэф- фициент Выход чистого сорта, m Отходы, tn
угар обрезь и брак
на 1 m годного всего на 1 ш годного всего
У7А—У12А 3170 1,070 2960 0,025 75 0,045 135
ШХ15 52330 1,100 47570 0,025 1190 0,075 3570
ЗОХГСА 7410 1,075 6890 0,025 170 0,050 350
18ХНВА 5790 1,130 5030 0,025 125 0,105 635
40ХНМА 5820 1,090 5340 0,025 134 0,065 346
45ХНМФА 2770 1,110 2500 0,025 60 0,085 210
12Х2Н4А 4170 1,090 3825 0,025 95 0,065 250
12Х5МА 4230 1,090 3880 0,025 100 0,065 250
ХВГ 1890 1,075 1760 0,025 45 0,050 85
4ХВС—6ХВС 2810 1,075 2610 0,025 65 0,050 135
25ХНВА 4920 1,110 4430 0,025 110 0,085 380
Всего: 95310 — 86795 — 2169 — 6346
Баланс металла по 7-/w молотам
Таблица 5
Марка стали Задано слитков, m Расходный коэф- фициент Угар Обрезь и брак Получено заго- товки. m Потери при отжиге и зачистке Передано для П-го передела
па 1 m годного всего на 1 m годного всего на 1 ш годного всего
Х15Н60 24000 1,40 0,07 1205 0,33 5665 17130 0,018 300 16830
Х20Н80 10000 1,30 0,05 384 0,25 1926 7690 0,012 92 7598
Х12Ф1 15000 1,38 0,05 544 0,33 3586 10870 0,012 130 10740
Х12М 3000 1,40 0,07 150 0,33 705 2145 0,018 40 2105
Р18 12000 1,42 0,05 422 0,37 3128 8450 0,012 100 8350
Р9 ,3000 1,42 0,06 125 0,36 760 2115 0,015 32 2083
ЗХ2В8 13000 l,z8 0,05 508 0,23 2332 10160 0,012 122 10038
Всего 80000 — — 3338 — 18102 58560 — 816 57744
Баланс металла по прокатному, кузнечному, терм, и сталепл. цехам 9
Баланс металла по З-nt молотам
Таблица 6
Марка стали Задано после I передела Расходный коэф- фициент Угар Концы и обрезь Получено заго- товки, т Потери при отжиге и зачистке Выход год- ного ме- талла Заготовки для станов
на 1 т годного всего нз 1 т годного всего на 1 tn годного всего всего товарной заготовки и сорта
Х15Н60 16830 1,08 0,04 620 0,04 620 15590 0,010 160 15430 15430
Х20Н80 7598 1,08 0,04 282 0,04 282 7034 0,010 70 6964 6964 —_
Х12Ф1 10740 1,08 0,03 298 0,05 492 9950 0,008 75 9875 4935 4940
Х12М 2105 1,07 0,03 59 0,04 78 1968 0,008 13 1955 975 980
Р18 8350 1,11 0,05 377 0,06 453 7520 0,012 90 7430 7430
Р9 2083 1,11 0,05 94 0,06 114 1875 0,012 23 1852 1852
ЗХ2В8 10038 1,08 0,03 279 0,05 465 9294 0,008 74 9220 9220
Всего: 57744 — — 2009 — 2504 53231 — 505 52726 28304 24422
Баланс металла по стану 350
Таблица 7
Марка стали Задано заготовки т Расход- ный коэф- фициент Выход чистого сорта т Отходы, т
угар обрезь и брак
на 1 т годного всего на I т годного всего
У7А—У12А 6350 1,070 5930 0,030 178 0,040 242
ШХ15 36630 1,100 33300 0,030 999 0,070 2331
18ХНВА 4630 1,080 4290 0,030 130 0,050 210
40ХНМА 3480 1,080 3220 0,030 97 0,050 163
ЗОХГСА 1850 1,075 1720 0,030 50 0,045 80
12Х5МА 2100 1,070 1960 0,030 60 0,040 80
25ХНВА 2100 1,080 1940 0,030 60 0,050 100
12Х2Н4А 460 1,070 430 0,030 15 0,040 15
45ХМНФА 930 1,070 870 0,030 25 0,040 35
ХВГ 3780 1,070 3530 0,030 105 0,040 145
4ХВС—6ХВС 5680 1,075 5280 0,030 160 0,045 240
20ХН—40ХН 1190 1,070 1112 0,030 33 0,040 45
9ХС 5710 1,080 5290 0,030 158 0,050 262
Х12Ф1 4940 1,08 4574 0,025 114 0,055 252
Х12М 980 1,07 916 0,025 23 0,045 41
ЗХ2В8 4610 1,08 4268 0,025 107 0,055 235
Р18 3715 1,09 3408 0,025 85 0,065 222
Р9 926 1,07 865 0 025 22 0,045 39
Всего: 90061 — 82903 — 2421 — 4737
Таблица 8
Баланс металла по стану 280
Марка стали Задано заготовок т Расходный коэффи- циент Выход чистого сорта т Отходы, %
угар обрезь и брак
на 1 т годного всего на 1 т годного всего
У7А—У12А 6350 1,060 5990 0,033 198 0,027 162
111X15 15690 1,075 14596 0,033 481 0,042 613
12Х5МА 700 1,070 654 0,033 22 0,037 24
45ХНМФА 930 1,070 869 0,033 29 0,037 32
ХВГ 3780 1,070 3532 ' 0,033 117 0,037 131
4ХВС-6ХВС 5680 1,080 5259 0,033 174 0,047 247
Р18 3715 1,090 3405 0,025 86 0,065 224
Р9 926 1,080 857 0,025 22 0,055 47
ЗХ2В8 4610 1,070 4308 0,025 108 0,045 194
20ХН—50ХН 1190 1,060 1122 0,025 28 0,035 40
9ХС 3810 1,070 3560 0,025 89 0,045 161
Всего: 47381 — 44152 — 1354 — 1875
Таблица 9
Баланс металла по термическому цеху
Марка стали Получено из прокат- ных и кузнеч- ного цехов, т Угар Обрезь и брак Сдано на склад готовой продукции т
% т % т
У7А—У12А 14880 1 149 1 149 14582
ШХ15 95466 1 955 1 955 93556
18X1IBA 9320 1 93 1 93 9134
40ХНМА 8560 1 86 1 86 •8388
ЗОХГСА 8610 1 86 1 86 8438
12Х5МА 6494 1 65 1 65 6364
12Х2Н4А 4255 1 42 1 42 4171
45ХНМФА 4239 1 42 1 42 4155
25ХНВА 6370 1 64 1 64 6242
ХВГ 8822 1 88 1 88 8646
4ХВС—6ХВС 13149 1 131 1 131 12887
Х12Ф1 9509 1 95 1 95 9319
Х12М 1891 1 19 1 19 1853
Р18 6813 1 68 1 68 6677
Р9 1722 1 17 1 17 1688
ЗХ2В8 8576 1 86 1 86 8404
9ХС 8850 1 85 1 85 8680
20—50ХН 2234 1 22 1 22 2190
Всего: 219760 2193 2193 215374
Баланс металла по прокатному, кузнечному, терм, и сталепл. цехам 11
Баланс металла по термическому цеху
Предположим, что через термический цех проходит весь сор-
товой металл. Товарная заготовка со стана 850, которая будет
подвергаться горячей механической обработке на заводах-потре-
бителях, через термический цех не проходит.
В табл. 9 приведен баланс металла по термическому цеху.
На рис. 1 показана схема движения металла от электростале-
плавильного цеха до склада готовой продукции.
Рис. 1. Схема передела
Потери металла при зачистке и обдирке слитков
Один раз в 2 недели обжимной стан останавливают на пла-
ново-предупредительный ремонт, поэтому 7,1% слитков, следую-
щих на стан 850, сдают в холодном виде, т. е. 22.720 т слитков
нуждаются в зачистке поверхности. Можно предположить, что
из остальной продукции 2% слитков (т. е. 320000—22720-0,02 =
= 5950 т), неудачно разлитых, также потребуют зачистки.
В дни ремонта обжимного стана выплавляют преимуществен-
но такую сталь, качество которой не ухудшается от охлаждения
до комнатной температуры.
Все слитки стали марок Х12Ф1, XI2М, ЗХ2В8, Х15Н60 и
Х20Н80 подвергают обдирке, а слитки стали марок Р18 и Р9 —
зачистке абразивным кругом.
12
Баланс металла и определение числа электропечей и их емкости
Данные о потерях металла при зачистке слитков приведены
в табл. 10.
Таблица 10
Потери при зачистке и обдирке слитков
Марка стали Подлежит обдирке m Подлежит зачистке m Отходы при об- дирке Потери при зачистке Требуется черных слитков m
% m % tn
ШХ15 21270 . . 0,5 106 21376
У7А—У12А — 6000 — — 0,5 30 6030
12Х2Н4А —. 1400 — — 0,7 10 1410
Х12Ф1 15000 5 790 — — 15790
Х12М 3000 — 5 160 — — 3160
Р18 — 12000 — — 1,0 120 12120
Р9 —- 3000 — —— 1,0 30 3030
ЗХ2В8 13000 5 680 — — 13680
Х15Н60 24000 — 6 1530 — — 25530
Х20Н80 10000 — 6 638 — — 10638
Всего: 65000 43670 — 3798 — 296 112764
Если на склад готовой продукции поступило 40660 +
+ 215374 + 22394 = 278428 т стали, а всего переработано слит-
ков 400000 + 3798 + 296 = 404094 т, то расход слитков на 1 т год-
ного проката составит
404094 : 278428 = 1,45.
В зависимости от сложности состава прокатываемой стали и
от сортамента проката расход слитков на 1 т готового сорта ко-
леблется в пределах 1,3—1,5.
Отходы электросталеплавильного цеха
На стане 850 можно прокатывать слитки весом 3 т. Наметим
сифонную разливку стали (на одном поддоне 4 слитка). По за-
водским данным, вес литников в таком случае будет равен
160 кг, или l,33%f 160 -=1,33%
\ 3000 • 4
Для слитков весом 560 кг при 6 слитках на поддоне литники
составят 2,5% к весу годного.
Известно, что скрап, недолив при разливке и брак составля-
ют в среднем 4,2% от веса годных слитков.
Данные об отходах в электросталеплавильном цехе приведе-
ны в табл. 11, 12 и 13.
Баланс металла по прокатному, кузнечному, терм, и сталепл. цехам 13
Таблица 11
Отходы в электросталеплавильном цехе
Марка стали Требует- ся черных слитков Литники Скрап, брак, недоливки Всего отходов m Требуется жидкого металла m
% m % m
У7А —У12А 20030 1,33 266 4,2 841 1107 21137
111X15 1355106 1,33 1798 4,2 5675 7473 142579
ЗОХГСА 12000 1,33 160 4,2 504 664 12664
18ХНВА 30000 1,33 399 4,2 1260 1659 31659
40ХНМА 30000 1,33 399 4,2 1260 1659 31659
5ХНМ 12000 1,33 160 4,2 504 664 12664
25ХНВА 9000 1,33 120 4,2 378 498 9498
5ХГМ 6000 1,33 80 4,2 252 332 6332
12Х2Н4А 6010 1,33 80 4,2 252 332 6342
45X11МФ А 6000 1,33 80 4,2 252 332 6332
12Х5МА 9000 1,33 120 4,2 378 498 9498
ХВГ 12000 1,33 160 4,2 504 664 12664
4ХВС — 6ХВС 18000 1 33 239 4,2 756 995 18995
20ХН — 50ХН 3000 1,33 40 4,2 126 166 3166
9ХС 12000 1,33 160 4,2 504 664 12664
Х15Н60 25530 2,50 638 4,25 1085 1723 27253
Х20Н80 10638 2,50 266 4,25 452 718 11356
Х12Ф1 15790 2,50 395 4,25 671 1066 16856
ЗХ2В8 13680 2,50 342 4,25 581 923 14603
Х12М 3160 2,50 79 4,25 134 213 3373
Р18 12120 2,50 303 4,25 515 818 12938
Р9 3030 2,50 76 4,25 129 205 3235
Всего: 404094 — 6360 — 17013 23373 427467
Таблица 12
Средняя таблица отходов, поступающих из цехов завода,
и покупных (30%)
Количество отходов, m
Марка стали из электро- сталеплавнль- ного цеха из обдироч- ного отделе- ния со станов с участка 7-т молотов с участка 3-/П молотов из термиче- ского цеха закуплено всего
850 550 350 280
У7А —У12А 1107 3810 135 242 162 — 149 1680 7285
111X15 7473 — 28260 3570 2331 613 — — 955 12960 56162
ЗОХГСА 664 — 2560 350 80 — — — 86 1120 4860
18ХНВА 1659 —. 6370 635 21Q — — — 93 2690 11657
40ХНМА 1659 .— 6280 346 163 — — — 86 2560 11094
5ХНМ 664 — 2560 •— —. — — — — 970 4194
14 Баланс металла и определение числа электропечей и их емкости
Продолжение табл. 12
Количество с тходов, т
Марка стали лектро- еплавиль- цеха а> в1 ч о <и со станов к о ей Г- И о О ииче- деха О X О)
40 S 2 & о С
(1) *» о «0 U. о £ к nos 850 550 350 280 ^Е S* Н о СО X & ей Ф>
X о х as а к ОСО К о СО W
25ХНВА 498 . 1840 380 100 64 860 3742
12Х2Н4А 332 — 1280 250 15 — —. -—. 42 580 2499
5ХГМ 332 — 1220 —— —. — -—. — > 470 2022
45ХНМФА 332 — 1280 210 35 32 — .— 42 580 2511
12Х5МА 498 — 1830 250 80 24 .— -— 65 820 3567
ХВГ 664 — 2360 85 145 131 .— — 88 1140 4613
4ХВС — 6ХВС 995 —- 3550 135 240 247 — — 131 1590 6888
20ХН — 50ХН 166 — 570 — 45 40 — — 22 250 1093
9ХС 664 — 2290 — 262 161 — — 85 1040 4502
Х15Н60 1723 1530 — — — — 5665 620 -— 2860 12398
Х20Н80 718 638 — — .—. — 1926 282 — 1180 4744
Х12Ф1 1066 790 — — 252 — 3586 492 95 1880 8161
ЗХ2В8 923 680 — — 235 194 2332 465 86 1480 6395
Х12М 213 160 — — 41 — 705 78 19 360 1576
Р18 818 .— — —. 222 224 3128 453 68 1470 6383
Р9 205 — — — 39 47 760 114 17 350 1532
Всего: 23373 3798 66060 6346 4737 1875 18102 2504 2193 38890 167878
Примечание. Обрези марки Ст. 3 закуплено 690 0 т.
Таблица 13
Химический состав отходов (средний), %
Марка стали С Мп Si Сг Ni Мо W V Fe
У7А —У12А 0,6—1,2 0,3 0,2 — .— — — .—. —
111X15 1,0 0,3 0,2 1,45 . — — —- —
ЗОХГСА 0,3 0,9 1,0 0,95 — —_ — — —-
18ХНВА 0,16 0,4 0,25 1,50 4,3 — 1,0 .— —
40ХНМА 0,4 0,6 0,25 0,75 1,5 0,2 •— — —
5ХНМ 0,55 0,6 0,3 0,60 1,6 0,2 — — —
25ХНВА 0,25 0,4 0,25 1,5 4,3 —. 1,0 — —
5ХГМ 0,55 1,4 0,45 0,75 —. 0,2 —— —
12Х2Н4А 0,12 0,4 0,25 1,50 3,5 —. — — -—
45ХНМФА 0,42 0,65 0,25 0,95 1,55 0,25 —. 0,15 .—
12Х5МА 0,12 0,4 0,3 5,0 —- 0,55 — — —
ХВГ 0,95 0,5 0,25 1.4 —, .— 1,4 — —
4ХВС — 6ХВС 0,5 . 0,3 0.75 1,1 — — 2,3 — —
20ХН—50ХН 0,15—0,55 0,65 0,27 0,6 1,25 —- -— — —
Использрвание легированных отходов
15
П родолжение табл. 13
Марка стали С Мп Si Сг N1 Мо W V Fe
9ХС 0,90 0,45 1,40 1,10 —_
Х15Н60 0,12 0,90 0,80 16,50 58,5 — — - Ост.
Х20Н80 0,12 0,90 0,40 21,0 77,0 — — — »
Х12Ф1 1,40 0,30 0,30 11,75 — — — 0,80 *
Х12М 1,60 0,30 0,35 11,75 — 0,50 — — —
ЗХ2В8 0,35 0,30 0,30 2,45 — .— 8,25 0,35 —.
Р18 0,75 0,30 0,30 4,20 —. — 18,5 1,20 —.
Р9 0,90 0,30 0,30 4,30 — —, 9,5 2,30 —
2. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЛЕГИРОВАННЫХ ОТХОДОВ
Отходы следует использовать таким образом, чтобы сохра-
нить возможно больший процент содержащихся в них легирую-
щих элементов. Для этого сталь выплавляют тремя способами:
а) на свежей шихте с окислением (без отходов); б) методом
переплава, т. е. без окисления на шихте, состоящей из легиро-
ванных отходов с добавкой обрезн марки Ст. 3; в) на шихте из
легированных отходов с применением кислорода. В табл. 13 при-
веден средний химический состав отходов.
Угар легирующих элементов при выплавке стали с примене-
нием и без применения кислорода показан в табл. 14.
Таблица 14
Угар легирующих элементов
Группа сталей Метод плавки Угар, %
Мп Si Сг W V Мо Ni
Хромистые и хро- моникелевые Конструкционные С кислородом 80 100 20 — 60 0 0
Без кислорода 20 40 10 — 20 0 0
Хромоникелеволь- фрамовые Конструкционные С кислородом 80 100 40 5 — 0 0
Без кислорода 20 40 15 10 — 0 0
16 Баланс металла и определение числа электропечей и их емкости
Продолжение табл. 14
Группа сталей Метод плавки Угар, %
Мп Si Сг W V Мо Ni
Инструментальные С кислородом 60 80 15 7 11 0 0
Без кислорода 20 40 10 10 7 0 0
Быстрорежущие С кислородом 40 80 8—10 4—5 11—10 0 0
Без кислорода 20 40 6—7 6—7 9 0 0
Нихромы С кислородом 80 100 15 — — 0 4
Без кислорода 0 40 10 — — 0 4
Содержание углерода в металле за время расплавления повы-
шается на 0,03%.
В табл. 15—29 приводятся примеры шихтовок, расчет доба-
вок и определение суммарного веса металлической шихты. Пят-
надцать примеров иллюстрируют использование отходов 24 ма-
рок стали, относящихся к 17 группам:
Группа отходов Марка стали Группа отходов Марка стали
Б2 ЗОХГСА, 9ХС Б11 5ХГМ
БЗ ШХ15 Б13 20ХН — 50ХН
Б5 12Х2Н4А Б21 ХВГ
Б7 18ХНВА, 25ХНВА Б34 12Х5МА
Б8 40ХНМА, 45ХНМФА Б38 5ХНМ
Б17 Х12Ф1 Б43 4ХВС—6ХВС
Б15 Р9, ЗХ2В8 Вне групп Х12М
Б14 Р18 А2 У7А-У12А
Б23 Х15Н60, Х20Н80
В табл. 29 приведены сводные данные об использовании от-
ходов; в табл. 30 показано распределение программы электроста-
леплавильного цеха по методам плавки.
Испольгрвание легированных отходов
17
Таблица 15
Расчет шихты для выплавки стали марки ШХ15
с применением кислорода
Отходы
марка стали количество т
ШХ15 ЗОХГСЛ* 9ХС УЮА 56162 4860 4502 7285
Всего . Вносится коксом .... Содержание в шихте, % Содержание по расплавле- нии <и после продувши кис- лорс^мЛ% • • р^дТ^еобходимо добавить: 72809
Содержание элементов в отходах, ш
С Мп Si Сг
561,6 14,6 40,5 72,8 168,5 43,7 20,2 21,8 112,3 48,6 63,0 14,6 814,3 46,2 49,5
689,5 254,2 228,5 910,0
329,43* 1,42* 0,35 0,31 1,25
0,9 0,07 — 1,00
к
Марганца 72809-(0,30—0,07): 100=167 т, т. е. ферромарганца (74% Мп)
167 :0,74=225 т;
182-2
ремния.' 172809-0,25 : 100=182 т; ферросилиция 75%-ного ------ =
=485 т 4*;
Хрома 72809-(1,45—1,00) : 100=328 т; феррохрома кирки Хр4 (65% Сг)
328 : 0,45=505 т.
Суммарный вес металлической шихты:
72809 + 225 + 485 + 505 = 74024 т.
* В планках с кислородом количество кремнистых отходов не ограничивается.
’* Содержание углерода в шихте рассчитывают, исходя из окисления 0,5% С.
“♦ Усноспис углерода из кокса 0,6% от количества кокса.
4* Здесь цифра два указывает на усвоение кремния в размере 50%.
2 Ф. 11- Сднерал и А. Ф. Филиппов
< * • - г
J .г* . <
«у .
18 Баланс металла и определение числа электропечей и их емкости
Таблица 16
Расчет шихты для выплавки стали марки 5ХНМ без кислорода
Отходы Содержание элементов в отходах, т
марка стали коли- чество т с Мп Si Сг Ni Мо
5ХНМ 4194 23,0 25,1 12,6 25,1 67,1 8,4
5ХГМ 2022 11,1 28,3 9,1 15,2 — 4,0
20ХН —50ХН ... . 1093 3,8 7,1 2,9 6,5 13,7 —
12Х2Н4А 2499 3,0 10,0 6,2 37,5 87,4 —
40ХНМА 2500 10,0 15,0 6,2 18,7 37,5 5,0
Всего ... 12308 50,9 85,5 37,0 103,0 205,7 17,4
Содержание в шихте, % 0,42 0,69 0,30 0,84 1,67 0,14
Содержание по рас- плавлении, % 0,45 0,55 0,18 0,76 1,67 1,14
Требуется добавить:
Марганца : 12308 (0,6—0,55) : 100=6,0 т; ферромарганца 6 : 0,74=8 т
Кремния: 12308(0,3 — 0,18): 100 = 15 т; ферросилиция 75%-ного
15:0,75-2 = 40 т
Молибдена: 12308 (0,2 — 0,14) : 100 = 7,4 т; ферромолибдена 7,4 : 0,6 =
= 12,0 т
Вес металлической шихты: 12308 4 8 40 12 = 12368 т
Использование легированных отходов
19
Таблица 17
Расчет шихты для выплавки стали марки X 12М без кислорода
Отходы Содержание элементов в отходах.т
марка стали количество m с Мп Si Сг Мо
Х12М 1576 25,2 4,7 5,5 185,2 7,9
12Х5МА 2000 2,4 8,0 6,0 100,0 11,0
Кокса — 25,9 — — — —
Всего ... 3576 53,5 12,7 11,5 285,2 18,9
Содержание в шихте, % . . Содержание по расплавлении, 1,50 0,36 0,32 7,97 0,52
% 1,53 0,29 0,20 7,18 0,52
Требуется добавить;
Кремния; 3576(0,35—0,20) : 100=5ш; ферросилиция 75%-ного 5:0,75х
Х2=13,О m
Хрома: 3576(11,75—7,18) : 100=173 т; феррохрома Хр1 173:0,65 =
= 266,0 т
Вес металлической шихты: 3576+ 13,0 + 266,0= 3855 т
Таблица 18
Расчет шихты для выплавки стали марки 45ХНМФА
с применением кислорода
Отходы Содержание элементов в отходах, tn
марка стали количе- ство, tn с Мп Si Сг Ni Мо V
45ХНМФА 2511 10,5 16,3 6,3 23,8 38,9 6,3 3,8
40ХНМА 2500 10,0 15,0 6,2 18,7 37,5 5,0 —-
12Х5МА 867 1,0 3,5 2,6 43,3 — 4,8 —
Углеродистый лом Ст. 3 700 2,1 2,1 1,4 — — — —
Кокс — 15,4 — —• — — — —
Всего . . . 6578 39,0 36,9 16,5 85,8 76,4 16,1 3,8
Содержание в шихте, % 0,59 0,56 0,25 1,30 1,16 0,24 0,06
Содержание по расплав-
ленив и после продувки, % 0,42 0,11 — 1,04 1,16 0,24 0,02
Требуется добавить:
Марганца: 6578 (0,65—0,11) : 100=36 т; ферромарганца 36:0,74=49 т
Кремния: 6578-0,24=16 т; ферросилиция 75%-ного 16:0,75-2= 43 т
Никеля: 6578 (1,55—1,16) :98 =26 т
Ванадия: 6578 (0,15—0,02): 100 = 8,6 га; феррованадия 8,6:0,38=23 т
Вес металлической шихты: 6578+49+43+26+23=6719 т
20 Баланс металла и определение числа электропечей и их емкости
Таблица 19
Расчет шихты для выплавки стали марки 4ОХНМА без кислорода
Отходы Содержание элементов в шнхте, tn
марка стали количество, т с Мп Si Сг N‘ Мо
40ХНМА 6094 24,4 36,6 15,2 45,7 91,4 12,1
12Х5МА 700 0,8 2,8 2,1 35,0 — 3,8
Ст. 3 1500 4,5 4,5 3,0 — — —
Всего 8294 29,7 43,9 20,3 80,7 91,4 15,9
Содержание в шихте, % 0,36 0,52 0,24 0,97 1,10 0.19
Содержание по распла- влении, % 0,39 0,41 0,14 0,87 1,10 0,19
Требуется добавить:
Марганца: 8294(0,60—0,41): 100=16 т; ферромарганца 16:0,74=22 т
Кремния: 8294(0,25—0,14): 100=9 т; ферросилиция 75%-ного 9 : 0,75-2=24,0 т
Никеля: 8294(1,5—1,1):98=34 т
Вес металлической шихты 8294 -| 22,0 +9+24,04-34 -8383 т
Таблица 20
Расчет шихты для выплавки стали марки 25ХНВА без кислорода
Отходы Содержание элементов в отходах, tn
марка стали количество, tn С Мп Si Сг Ni W
25ХНВА 3742 9,3 15,0 9,3 56,1 160,9 37,4
18ХНВА 6800 10.8 27,2 17,0 102,0 292,4 68,0
Всего 10542 20,1 42,2 26,3 158,1 453,3 105,4
Содержание в шихте, % 0,19 0,40 0,25 1,50 4,3 1,0
Содержание по распла- влении, % 0,22 0,32 0,15 1,27 4,3 0,9
Требуется добавить:
Марганца: 10542(0,40—0,32): 100=8,4 zn; ферромарганца 8,4:0,74=11 т
Кремния: 10542(0,25—0,15): 100=10,5 т; ферросилиция 75%-ного 10,5:0,75х
Х2=28 т
Хрома: 10542(1,5—1,27): 100=24,2 т; феррохрома Хр.О 24,2:0,65=37 т
Вольфрама: 10542(1,0—0,9): 100=10,5 /п; ферровольфрама 10,5 : 0,72 = 14 т
Вес металлической шихты: 10542-4*114-28+374-14=10632 т
Использование легированных отходов
21
Таблица 21
Расчет шихты для выплавки стали марки 18ХНВА с применением кислорода
Отходы Содержание элементов в отходах, т
марка стали количество, т с Мп Si Сг Ni W
18ХНВА Кокс 4857 7,8 7.0 19,4 12,1 72,8 208,8 48,6
Всего 4857 14,8 19,4 12,1 72,8 208,8 48,6
Содержание в шихте, % Содержание по расплав- 0,30* 0,4 0,25 1,5 4,3 1,0
лении и после % продувки, 0,10 0,08 — 0,9 4,3 0,95
Требуется добавить:
Марганца: 4857(0,40—0,08): 100=15,5 tn; ферромарганца 15,5:0,74=21 m
Кремния: 4857-0,25=12,1 tn; ферросилиция 75%-ного 12,1:0,75-2=32 m
Хрома: 4857(1,5—0,9): 100=29,1 tn; феррохрома Хр.О 29,1 :0,65=45 m
Вольфрама: 4857(1,0—0,95): 100=2,4 tn; ферровольфрама 2,4:0,72=3 m
Вес металлической шихты: 4857-1-21 -|-32-|=-45-ф-3=4958 tn
* При выплавке конструкционных (малоуглеродистых) сталей во время продувки кис-
лородом окисляется около 0,2% углерода*. Исходя из этого рассчитана присадка кокса в
завалку.
Таблица 22
Расчет шихты для выплавки стали марки ХВГ без кислорода
Отходы Содержание элементов в отходах, т
марка стали количество, т С Мп Si Сг W
ХВГ 4613 43,8 23,0 11,5 64,6 64,6
4ХВС-6ХВС 1500 7,5 4,5 11,2 16,5 34,5
Всего 6113 51,3 27,5 22,7 81,1 99,1
Содержание в шихте, % 0,84 0,44 0,37 1.32 1,62
Содержание по расплав- лении. % 0,87 0,35 0,22 1,19 1,46
Требуется добавить:
Марганца: 6113(0,5—0,35) : 100=9,2 ш; ферромарганца 9,2:0,74=12 m
Кремния: 6113(0,25—0,22): 100=1,8 т; ферросилиция 75%-ного 1,6:0,75-2=
= ~ 5 т
Хрома: 6113(1,4—1,19) : 100=12,8 т; феррохрома Хр.4 12,8 : 0,65=20 т
Вес металлической шихты: 6113-|Ц2-|-5-]-20=6150 т
22 Баланс металла и определение числа электропечей и их емкости
Таблица 23
Расчет шихты для выплавки стали марки Р18 с кислородом
Отх оды Содержание элементов в отходах, т
марка стали количе- ство, tn с Мп Si Сг W V
Р18 6383 47,9 19,1 19,1 268,1 1180,8 76,6
ХВС 2000 10,0 6,0 15,0 22,0 46,0 —
Х12Ф1 3000 42,0 9,0 9,0 352,5 — 24,0
Ферровольфрам . . . 2000 16,0 8,0 10,0 — 1440 —
Всего ... 13383 115,9 42,1 53,1 642,6 2666,8 100,6
Содержание в ших- те, % Содержание по рас- плавлении и после продувки, % .... 0,86 0,31 0,39 4,79 19,85 0,75
0,70 0,19 0,08 4,32 18,85 0,67
Требуется добавить:
Марганца: 13383 (0,30—0,19): 100 = 14,7 т; ферромарганца 14,7 : 0,74 =
= 20 т
Кремния: 13383(0,30—-0,08): 100 = 29,4 т; ферросилиция 75%-ного
29,4:0,75 • 2 = 78 т
Ванадия: 13383(1,20—0,67): 100 = 70,9 т; феррованадия 70,9 : 0,38 =
187 т
Вес металлической шихты: 13383 + 20 + 78 + 187 = 13668 т
Таблица 24
Расчет шихты для выплавки стали марки Р9 с кислородом
Отходы Содержание элементов в отходах, т
марка стали .количест- во, т С Мп Si Сг W V
Р9 1532 13,8 4,6 4,6 65,9 145,5 35,2
ХВС . ... 1000 5,0 3,0 7,5 11,0 23 —
Х12Ф1 500 7,0 1,5 1,5 58,7 —— . 4,0
Ферровольфрам . . . 250 2,0 1,0 1,3 — 175,0 —
Кокс — 4,9 — — — —. —
Всего . . . 3282 32,7 10,1 14,9 135,6 343,5 39,2
Содержание в ших- те, % .... Содержание после продувки, % .... 1,00 0,30 0,45 4,13 10,46 1,19
0,80 0,18 0,09 3,80 9,94 1,06
Требуется добавить.
Марганца: 3282(0,30—0,18): 100 = 3,9 т; ферромарганца 3,9: 0,74=5 т
Кремния: 3282(0,30 — 0,09): 100 = 6,9 т; ферросилиция 75%-ного 6,9 :
:0,75 2= 18 т
Хрома: 3282 (4,30 — 3,80): 100 = 16,4 т; феррохрома Хр.4 16,4: 0,65 =-
= 25 т
Ванадия: 3282(2,30— 1,06): 100 = 40,7 т\ феррованадия 40,7 : 0,38 =
= 108 т
Вес металлической шихты: 3282+5+ 18 + 25 {- 108 =3438 т
Использование легированных отходов
23
Таблица 25
Расчет шихты для выплавки стали марки ЗХ2В8 с кислородом
Отходы Содержание элементов в отходах, т
марка стали количест- во, т с Мп Si Сг W V
ЗХ2В8 6395 22,4 19,2 19,2 156,8 527,9 22,4
ХВС 2388 11,9 7,2 17,9 26,3 54,9 —
Х12Ф 1000 14,0 3,0 3,0 117,5 — 8,0
Ст.З 1000 3,0 3,0 2,0 — — —
Ферровольфрам .... 600 2,4 1,8 3,6 — 432,0 —
Всего 11383 53,7 34,2 45,7 300,6 1014,8 30,4
Содержание в шихте, % Содержание по распла- 0,47 0,30 0,40 2,63 8,91 0,26
влении и после продув- ки, % 0,25 0,12 0,08 2,24 8,29 0,23
Требуется добавить:
Марганца: 11383(0,30—0,12): 100=20,5 т; 'ферромарганца 20,5:0,74=
=27 т
Кремния: 11383(0,30 — 0,08): 100 = 25,0 т; ферросилиция 75%-ного
25:0,75 • 2 = 67 т
Хрома: 11383(2,45 — 2,24) : 100 = 23,9 т; феррохрома Хр4 23,9:0,65 =
е' =37 т
Ванадия: 11383(0,35 — 0,23): 100 = 13,7 т; феррованадия 13,7:0,38 =
= 36 т
Вес металлической шихты: 11383 -|- 27 ф- 67 ф- 37 ф- 36 = 11550 т
Таблица 26
Расчет шихты для выплавки стали Х12Ф1 без кислорода
Отходы Содержание элементов в отходах, т
марка стали количест- во, т с Мп Si Сг V
Х12Ф1 3661 42,2 11,0 11,0 430,2 29,3
Ст. 3 1000 3,0 3,0 2,0 — —
Кокс —• 9,6 — — — —
Всего . . . 4661 54,8 14,0 13,0 430,2 29,3
Содержание в шихте, % 1.17 0,30 0,27 9,22 0,62
Содержание по распла- влении, % 1,20 0,24 0,17 8,30 0,58
Требуется добавить:
Марганца: 4661 (0,30 — 0,24) : 100 = 2,79 т; ферромарганца 2,79 : 0,74 =
= 4 т
Кремния: 4661(0,30 — 0,17) : 100 = 6 т; ферросилиция 75%-ного 6 : 0,75х
X 2 = 16 т
Хрома: 4661 (11,75 — 8,30) : 100 = 160,8 т; феррохрома Хр4; 160,8:
0,65 = 247 т
Ванадия- 4661 (0,80 — 0,58) : 100= 10,2 т; феррованадия 10,2 :0,38 =
= 27 т
Вес металлической шихты: 4661 ф- 4 ф- 16 ф- 247 ф- 27 =4955 т
24
Баланс металла и определение числа электропечей и их емкости
Таблица 27
Расчет шихты для выплавки стали Х15Н60 с кислородом
Отходы Содержание элементов в отходах, tn
марка стали количест- во, т ' с Мп Si Сг Ni
Х15Н60 12398 14,9 111,6 99,2 2046 7252,8
Ст. 3 2700 8,1 8,1 5,4 —
Никель Н-2 10000 10,0 — 30 — 9960
Кокс . — 80,5 — — — —
Всего ... 25098 113,5 119,7 134,6 2046 17212,8
Содержание в шихте, % 0,45 0,47 0,53 8,15 68,57
Содержание по распла-
вления и после продув-
ки, % 0,04 0,09 0,0 6,93 65,83
Требуется добавить:
Марганца: 25098(0,90 — 0,16): 100 = 186 tn; металлического марганца
МрО 186 :0,91 =204 m
Кремния: 25098 • 80 : 100 = 200,8 т; силикокальция 200,8 : 0,65 = 309 т
Хрома: (25098-f-204-|-309) - (16,5 — 6,93): 100 = 2451 т; металлическо-
го хрома 2451 :(0,98 — 0,165) = 3007 т, где 98 — содержание хрома
в сплаве, %; 16,5 — содержание хрома в нихроме, %
Вес металлической шихты: 25098 + 204 309 + 3007 -f- 28618 т
17212-0,96-100
Проверка содержания никеля:-----------------= 57,7% (0,96 указывает
28618
на угар никеля — 4%)
Таблица 28
Расчет шихты для выплавки стали Х20Н80 с кислородом
Отходы Содержание элементов в шихте, tn
марка стали количест- во, tn с Мп Si Сг Ni Fe
Х20Н80 Никель Н-1 Электродный бой . . 4744 5400 5,7 5,4 37,5 42,7 19,0 16,2 996,2 3652,9 5346 27,5
Всего . . . 10144 48,6 42,7 35,2 996,2 8998,9 27,5
Содержание в ших- те, % Содержание по ра- сплавлении и после продувки, % ... . 0,47 0,04 0,42 0,08 0,35 0,0 9,86 8,38 89,10 85,54 0,27 0,25
Требуется добавить: Марганца: 10144 (0,90 — 0,08) : 100 = 83 т; металлического марганца МрО 83,0 : 0,997 = 84,0 т Кремния: 10144 • 0,40 : 100 = 40,6 т; силикокальция 40,5 : 0,65 = 62 т Хрома: 10144(21,0 — 8,38) : 100= 1280 т; металлического хрома 1280,0 : (0,99 — 0,21) = 1640 т Вес металлической шихты: 10144 -|- 84 4- 62 + 1640= 11930 т Проверяем содержание никеля: 8998,9 • 96 : 11930=72,6%
26 Баланс металла и определение числа электропечей и их емкости
Распределение программы по методам плавки
Таблица 30
Марка стали На шихте из легированных отходов, tn На свежей шихте
с применением кислорода без кислорода
У7А — У12А 20030
ШХ15 74024 -0,89*=65881 — 69225
ЗОХГСА — — 12000
18ХНВА 4958 0,89=4412 — 25588
40ХНМА — 8383-0,9*=7545 22455
5ХНМ — 12368-0,9=11312 688
25ХНВА — 10632-0,9=9569 —,
5ХГМ — — 6000
12Х2Н4А —. — 6010
45ХНМФА 6719 0,89=5980 — —
12Х5МА — — 9000
ХВГ .—. 6150-0,9=5535 6465
4ХВС-6ХВС — — 18000
20ХН-50ХН —. —- 3000
9ХС — — 12000
Х15Н60 28618 0,89=25470 — —
Х20Н80 11930-0,89=10518 — —
Х12Ф1 — 4955-0,9=4460 11330
ЗХ2В8 11550-0,89=10280 — 3400
Х12М — 3855-0,9=3470 —
Р18 13668-0,89=12160 — —
Р9 3438-0,89=3060 — —
Всего 137761 (34%) 41891 (10%) 225191 (56%)
Суммарный вес перерабатываемой шихты: (137761:0,89) 4~ (41891:0,90)4-
+ (225191:0,90) = 451530 m
* Выход годного из металлической шихты принят для плавок без кислорода 0,90; для
плавок с кислородом 0,89.
3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЧИСЛА ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПЕЧЕЙ
И ИХ ЕМКОСТИ
Продолжительность плавки. Для печей большой ем
кости, загружаемых бадьями, с мощными трансформаторами, на
основании заводских данных принимаем следующую продолжи-
тельность плавки, час. — мин.:
Определение числа электрических печей и их емкости
27
Плавка на
свежей Плавка на Плавка на
шихте отходах с отходах без
с кислоро- кислородом кислорода
дом
Заправка 0—30 0—30 0—30
Загрузка 0—10 0—10 0—10
Плавление 2—00 2—00 2—30
Окислительный период . . . 0—50 0—40 —
Подогрев и ожидание ана-
ЛИЗОВ . - . — — 0—30
Скачивание шлака 0—10 0—10 0—10
Восстановительный период 1—40 1—20 1—20
Всего . . , 5—20 4—50 5-10
Средневзвешенная продолжительность плавки
5,33-0,56 + 4,83-0,10 -J- 5,17 0,34 — 5,22 часа (5 час. 13 мин.)
По нормам технологического проектирования, составленным
Гипромезом для серии дуговых печей [1], продолжительность
плавки в зависимости от емкости печи равна:
Емкость печи, m 200 100 50 25 10 5
—Продолжитель-
ность плавки
час — мин. . . . 6—00 5—00 4—40 4—00 3—55 3—40
Число рабочих суток. Разберем, из каких величин сла-
гаются общие простои дуговой электропечи и как высчитать чис-
ло рабочих суток.
1. На капитальный ремонт дуговой электропечи уходит 5 су-
ток в год.
2. Предположим ,что стены и свод печи из магнезитохромито-
вого кирпича выдерживают 100 плавок (эта цифра в проекте
должна быть обоснована).
При таких условиях текущий ремонт следует производить че-
рез 100-5,22:24—22 суток.
Продолжительность ремонта 8 час., или 0,333 суток.
Следовательно, текущие ремонты займут в год
365 — 5
22 4-0,333
0,333^5 суток.
3. Простои из-за смены и перепускания электродов. Можно
принять, что смену электродов производят во время заправки.
Перепускание электродов при дистанционном управлении меха-
низмом -зажима электродов можно выполнять с очень малой за-
тратой времени; это время можно включить в продолжительность
плавления.
28 Баланс металла и определение числа электропечей и их емкости
4. На внеплановый ремонт механического и электрического
оборудования современных высокомеханизированных печей сле-
дует отвести 4 суток.
5. Прочие простои 10—11 суток [2].
Таким образом, число рабочих суток составит: 365— (5+5 +
+4+И) =340. Эта цифра совпадает с нормативами Гипромеза.
Число плавок на 1 печь в сутки
24 : 5,22 = 4,6.
Всего с одной печи получим в год
340•4,6 = 1564 плавок.
Емкость печей определяется заданной производительностью
цеха, сортаментом выплавляемых марок стали, весом слитка.
Высоколегированную сталь некоторых марок стали (Р9, Р18,
Х12М, Х15Н60, Х20Н80) можно отливать только в слитки мало-
го веса (300—700 кг), шарикоподшипниковую ШХ15 в слитки
весом до 3 т [2].
Число слитков, отливаемых из одной плавки, должно быть та-
ким, чтобы всю плавку можно было разлить примерно в течение
30—40 мин. Это требование диктуется необходимостью обеспе-
чить однородность слитков, отливаемых ,в начале и в конце раз-
ливки.
Следовательно, печи для выплавки стали, разливаемой в
слитки малого веса, должны иметь небольшую емкость.
Ориентировочно между весом плавки и весом слитка (при
сифонной разливке) может быть следующая зависимость:
Вес слитка, m . .0,1—0,5 0,5—1,2 1,5—2,0 2,0—3,0 3,0—4,0 4,5—6 6—7
Вес плавки, ш . . 5 10 25 40 60 100 200*
* Выпуск в 2 ковша.
Стали и сплавы марок Р18, Р9, Х12М, Х12Ф1, ЗХ2В8,
Х15Н60 и Х20Н80 отливают в слитки весом 560 кг. Трудности,
связанные с отливкой из плавки большого числа слитков малого
веса, заставляют выплавлять стали такого типа в печах неболь-
шой емкости. Общее количество слитков по 7 указанным маркам
составляет 84148 т. Промывные и закрепляющие плавки стали
20ХН—50ХН ,и У7А—У12А составят 3000 и 5000 т соответственно.
Следовательно, общий вес годных слитков из малых печей ра-
вен 92148 т, а общий вес перерабатываемой шихты (табл. 30) —
103273 т. В печах большой емкости будет переработано 451530—
—103273 = 348257 т шихты и получено 404843—92148=312695 т
годных слитков.
Средний вес плавки в печах большой емкости:
по шихте 348257 : 1564 = 230 т;
по годным слиткам 312695: 1564 = 206 т.
Определение числа электрических печей и их емкости 29
Если сортамент марок не ставит ограничений, то вес слитка
определяется мощностью прокатного (обжимного) оборудо-
вания.
Выбирая емкость печи, следует учитывать общую производи-
тельность цеха. Одну крупную печь ставить нецелесообразно.
Она потребует мощных кранов и соответствующих подкрановых
путей и колонн здания. В случае остановки на ремонт единствен-
ной печи прерывается снабжение слитками прокатного цеха.
Существующее общее стремление увеличивать ' емкость ме-
таллургических агрегатов является правильным, так как это
экономически выгодно. Крупные печи обеспечивают более высо-
кую производительность, они требуют меньше обслуживающего
персонала; уменьшается удельный расход электроэнергии, так
как снижается удельная теплоотдающая поверхность печи. За-
траты на разделку лома для крупных печей относительно меньше.
В табл. 31 приведены технико-экономические показатели дуго-
вых печей различной мощности.
Таблица 31
Технико-экономические показатели дуговых электрических печей
разной мощности (по данным Гипромеза)
Показатели Емкость печи, т
100 200 300
Годовая выплавка стали на 1 печь, тыс. tn 145 300 460
Сравниваемая производительность цеха, тыс. тп 870 900 920
Площадь производственных поме- щений, ТЫС. Л12 (6 печей) 90 (3 печи) 31 (2 печи) 20
Капитальные затраты на 1 m годо- вого выпуска стали 2 р. 40 к. 1 р. 65 к. 0 р. 92 к.
Стоимость цеха, на сравниваемую производительность (900 тыс. ni), млн. руб 2,16 1,49 0,83
Амортизационные отчисления на 1 m стали, руб. * 0,124 0,075 0,054
Число работающих в цехе .... 1026 530 175
в том числе рабочих 870 480 154
Выплавка стали на одного рабоче- го, tn 1000 1875 5970
Расход электроэнергии на 1 tn ста- ли, квт-ч 500 460 425
Расход энергии на цеховые нужды, квт-ч 42 30 20
2,5 — 3% от стоимости здания, 8 — 9% от стоимости оборудования.
30 Баланс металла и определение числа электропечей и их емкости
Сортамент марок, заданный в проекте (шарикоподшипнико-
вая, конструкционная и малолегировапная инструментальная
сталь), допускает отливку 3-т слитков, а стан 850—-прокат слит-
ков такого размера. ГОСТом утверждены дуговые электрические
печи с поминальной емкостью 200, 100, 50 и 25 т.
Для обеспечения производительности 206 т по годным слит-
кам и 230 т по шихте за плавку можно было бы поставить 2 пе-
чи с номинальной емкостью 80 т и весом плавки-^- = 103 т или
2
4 печи с номинальной емкостью 40 т и весом плавки-^- = 52 т.
4
103
В первом случае из плавки получилось бы------= 34 годных
3
слитка. Продолжительность заполнения куста из четырех 3-т из-
ложниц (с переездами) 5—6 мин., а в 8*/г кустов —около 43—
50 мин. * При такой продолжительности разливки разница в тем-
пературе металла на первом и последнем поддонах будет значи-
тельной, что отрицательно скажется на качестве металла. Уве-
личить вес слитка до 4,5 т не позволяет выбранный обжимной
стан и сортамент стали. По этим соображениям установку 80-т
печей считаем нецелесообразной.
По технологическим соображениям останавливаем свой выбор
на печах с номинальной емкостью 50 т (ближайший размер по
230
ГОСТу), которые будут работать с садками ----- 58 т; из одной
плавки будет получено 52 т годных слитков. Продолжительность
52
заполнения ---- = 4 поддонов составит 20—25 .минут.
3 - 4
Оптимальной садкой для печи емкостью 50 т можно считать
60—70 т. Следовательно, цех с четырьмя пятидесятитонными пе-
чами будет иметь небольшой резерв производительности.
Продолжительность плавки в печи малой емкости можно при-
нять равной 4 час. 10 мин., которые следующим образом распре-
деляются по периодам:
Заправка .................................. 20 мин.
Завалка..................................... 5 мин.
Плавление................................1 час. 50 мин.
Окислительный период и скачивание шлака 35 мин.
Восстановительный период.................1 час. 20 мин.
Одна печь даст в сутки
24 : 4,17 = 5,75 плавок.
При 340 рабочих сутках в году одна печь даст в год
5,75-340= 1955 плавок.
* По данным Челябинского металлургического завода 44—60 мин.
Определение размеров дуговой электросталеплавильной печи 31
Средний суммарный вес плавки из печей малой емкости:
по шихте 103 273 : 1955 ~ 53 т;
по годным слиткам 92 148 : 1955 = 47 т.
Выбрав десятитонные печи, заданную производительность мы
можем получить от трех печей. Вес плавки 47 :3 ~ 16 т.
Из одной плавки получится 16: 0,56 = 29 слитков.
При 6 слитках на поддоне продолжительность разливки плав-
29-3
ки сифоном составит ------~ 15 мин. (3—продолжительность
6
заполнения одного куста, мин.).
Примечание. Номинальной называется садка, ко-
торую вмещает ванна печи после капитального ремонта.
Через 5—6 плавок емкость ванны увеличивается. В соот-
ветствии с этим увеличивают садку для малых печей на
50—100%, для средних — на 40—50%, для крупных — на
20—30%. Увеличенная садка называется оптимальной, так
как она обеспечивает высокие технико-экономические по-
казатели.
4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАЗМЕРОВ
ДУГОВОЙ ЭЛЕКТРОСТАЛЕПЛАВИЛЬНОЙ ПЕЧИ
Определение размеров печи покажем на примере.
Рассчитаем печь с номинальной емкостью 45 т, работающую
с оптимальной садкой 45- 1,4 = 63 т, [2].
Объем ванны. 1 т жидкой стали занимает объем 0,14 ж3, 1 т
шлака — 0,333 ж3. Кратность шлака 7’Шлака __ q,q7
Рметалла
Отсюда ванна печи после капитального ремонта должна иметь
объем
(45-0,14) + (45-0,07-0,333) = 6,30 + 1,05 = 7,35 ж3.
Глубина и диаметр ванны. Примем следующие условия:
1) форма ванны — сфероконическая (рис. 2); 2) уровень
шлака в окислительный период плавки совпадает с уровнем по-
рога загрузочного окна и с уровнем нижней кромки выпускного
отверстия; 3) отношение диаметра зеркала ванны к глубине ван-
ны ~ = 5; 4) высота сферической части ванны h\ = 0,2 И.
Объем ванны равен сумме объемов усеченного конуса и ша
рового сегмента:
Tth (г2 \
(К2 + >'R + г*) + К /гх ) ,
32 Баланс металла и определение числа электропечей и их емкости
где R— радиус зеркала ванны на уровне порога;
г — радиус шарового сегмента;
Лг —высота усеченного конуса.
Так как по условию D = 5 Я; Р = 2,5 Н-, hx = 0,2 //; h2 =
= 0,8 Н- d = D — 2h2 = 3,4 Я; г = 1,7 Н, то Ув = 12,1 №, или
0,0968 О3.
Для объема 7,35 ж3:
Глубина ванны Н = 847 мм 850 мм.
Диаметр зеркала D = 850-5 = 4250 мм.
Диаметр сферической части ванны d = 850 3,4 = 2890 мм.
Высота сферической части hi = 0,2-850 = 170 мм.
Высота конической части Л2 = 0,8 • 850 = 680 мм.
Размеры плавильного пространства. Если уровень откосов на
100 мм выше уровня зеркала ванны, то диаметр плавильного про-
странства на уровне откосов
D — 4250 + 200 = 4450 мм.
п.п 1
Высота Hi от порога до пят свода может быть принята
равной
0,420-н 0,440,
т. е.
//j = 4250-0,44= 1870 мм.
Определение размеров дуговой электросталеплавильной печи
33
Уклон стен рекомендуется равным 10% от высоты пят свода
над уровнем откосов, т. е.
1870— 100 1Сп
----------180 мм.
10
Диаметр плавильного пространства на уровне пят свода
Dl =£>пп + 2-180 = 4810 мм.
Высота подъема для магнезитохромитового свода равна
->.п
, 4450
Л.. =-----530 мм.
3 8
Толщина свода 300 мм. Расстояние от зеркала ванны до цен-
тральной части свода равно
1870 + 530 = 2400 мм.
Толщина футеровки. На уровне верхнего края откосов тол-
щина стен равна 535 мм; она составляется из 10 мм асбеста,
65 мм пеношамота и 460 мм магнезита.
Толщина подины для печей с электромагнитным перемеши-
ванием металла примерно равна 90% от глубины ванны, т. е.
765 мм. Футеровку подины образуют: 20 мм инфузорной земли
или шлаковой ваты, 65 мм пеношамотного кирпича, 65 мм ша-
мотного кирпича, 410 мм магнезитового кирпича, 205 мм магне-
зитовой набойки. у
Диаметр кожуха. Внутренний диаметр кожуха равен 1
D = D -4- 2 8 = 4453 + 2 535 = 5520 мм. i 7
К п.п 1 1
*3
Если кожух выполнен из железа толщиной 30 мм, то наруж-
ный диаметр кожуха
D = 5520 -f 2-30 = 5580 мм.
К.И ‘
Выбор мощности трансформатора. Рекомендуется следующее
эмпирическое соотношение: кажущаяся мощность трансформа-
110-Z)3’32
тора Рк — -----—, где Рк в киловольт-амперах, a D к.н — на-
ружный диаметр кожуха в метрах, т—продолжительность плав-
ления номинальной садки [2],
По практическим данным для периода плавления
Рср = о,8Рк = 16 300-0,8 = 13 040 ква.
3 Ф. П. Еднерал н А. Ф. Филиппов
34
Баланс металла и определение числа электропечей и их емкости
Полезная мощность за период плавления
^поЛ = Лр-С05<₽-71&л= 13040-0,85-0,90 = 9980 кет.
Здесь costp и т]эл — средние значения для периода плавле-
ния. Если принять расход электрической энергии на плавление
1 т шихты, подогрев металла выше температуры плавления на
100°, плавление и подогрев шлака равным 440 квт-ч, то для сад- •
ки в 45 т потребуется 440-45 = 19800 квт-ч. Для садки в 63 т
потребуется 440-63 = 27720 квт-ч.
В первом случае выбранный трансформатор обеспечит плав-
ление за 1,98 час. (19800:9980= 1,98 часа), или (округленно)
за 2 часа; во втором случае за 2,77 часа (27720:9980 = 2,77 ча-
са), или 2 час. 46 мин.
Выбор ступеней напряжения. При выборе верхней ступени
вторичного напряжения рекомендуется следующее эмпирическое
соотношение:
^=15^,
где Рк — кажущаяся мощность трансформатора [2].
Для нашего примера С/л = 154^ 16300 ~ 380 в.
Для печей средней емкости (до 70 т) рекомендуется 8 ступе-
ней напряжения, из них низшая не должна превышать 130 в.
Плавное снижение мощности можно обеспечить при следующей
величине премежуточных ступеней вторичного напряжения:
Треугольник Звезда
I ступень ........... . . 380 в V ступень (380:1,73) . . . 219 в
II ступень (380-0,85) .... 323 » VI ступень (323:1,73) . . . 186 »
III ступень (323 0,85) .... 274 » VII ступень (274:1,73) ... 158 »
IV ступень (274-0,85) .... 233 » VIII ступень (233:1,73) ... 134 »
Расчет диаметра электродов. Для трансформатора мощностью
16300-ква и вторичного напряжения 380 в сила тока
/= 16300-logo __ 24 790 а.
380-1,73
Диаметр электрода определяется по формуле
где I — сила тока;
р — удельное сопротивление электрода при 500°, для гра-
фитированных электродов р = 10 ом!мм2 • м;
k — коэффициент для графитированных электродов k =
= 2,1 (вт/см2)-, I
V 0,406-24^ „49 2^
V 2,1-Ю1
Определение размеров дуговой электросталеплавильной печи 35
Ближайший размер электродов, выпускаемых промышлен-
ностью, 500 мм. Сечение такого электрода равно 1912 см2. Плот-
ность тока для электрода диаметром 500 мм
I 24790 , „ пС , „
— =-------— 12,96 а см2.
S 1912
Останавливаем свой выбор на электроде диаметром 500 мм.
Диаметр распада электродов. Равномерность излучения на
стены достигается, когда отношение диаметра распада электро-
дов к диаметру зеркала ванны близко к 0,3.
Для нашего примера
^расп = 0,3D = 0,3-4250 = 1275 мм.
3»
Расчет шихты для выплавки в дуговой электропечи
37
'ного обессеривания при сливе металл выпускают в ковш одно-
временно со шлаком. Общая продолжительность периода 1 час.
20 мин. — 1 час. 30 мин.
Заданный состав металла, %:
ГЛАВА II
РАСЧЕТ ШИХТЫ ДЛЯ ВЫПЛАВКИ ЭЛЕКТРОСТАЛИ
1. РАСЧЕТ ШИХТЫ ДЛЯ ВЫПЛАВКИ
В ДУГОВОЙ ЭЛЕКТРОПЕЧИ
С ОСНОВНОЙ ФУТЕРОВКОЙ СТАЛИ МАРКИ ШХ15
(С ПРИМЕНЕНИЕМ КИСЛОРОДА) И ТЕПЛОВОЙ БАЛАНС ПЛАВКИ
Основное требование к шарикоподшипниковой стали — низкое
содержание неметаллических включений (оксидных и сульфид-
ных).
В соответствии с рекомендациями совещания электрометал-
лургов по интенсификации электроплавки стали [3] технология
плавки шарикоподшипниковой стали с применением кислорода
характеризуется следующими положениями.
1. Содержание углерода в шихте на 0,5—0,6% выше нижнего
предела. Большая цифра относится к печам емкостью до 25 т
включительно. Из этого количества выжигается в окислительный
период не менее 0,3% С.
2. В период плавления с целью дефосфорации вводится в печь
2—3% извести и 1% окалины или железной руды, в конце плав-
ления производят кратковременную продувку металла кислоро-
дом. Содержание фосфора в первой пробе металла по расплав-
лении не должно превышать 0,020%.
3. После отбора первой пробы частично скачивают плавиль-
ный шлак (не менее 70%), присаживают 1% извести и продувают
металл кислородом с целью дегазации в течение 10—20 мин.
Режим марганца не регламентируется. Продолжительность окис-
лительного периода 30—50 мин.
4. Восстановительный период начинается с осадочного раскис-
ления силикомарганцем и алюминием или ферросилицием и алю-
минием. Кремнистые сплавы вводят из расчета получения в ме-
талле 0,12—0,15% Si. Феррохром вводят после раскислителей
вместе со шлаковой смесью. Восстановительный период проводят
под белым или слабокарбидным шлаком, для чего последний
обрабатывают смесью молотого кокса и ферросилиция. Для ко-
нечного раскисления в печь присаживают алюминий: 0,5 кг/т на
штанге и 0,5 кг)т в виде порошка на шлак. Содержание закиси
железа в шлаке перед выпуском около 0,2%. Для дополнитель-
С . . . . 0,95—1,10 Сг . . . 1,3-1,65
Р . . . . <0,027 Si ... 0,15—0,35
Мп . - . 0,2—0,4 S . . . . <0,02
Состав шихты: углеродистый лом и электродный бой или кокс.
Данные о химическом составе шихтовых материалов приве-
дены в табл. 32, данные о составе шлакообразующих материа-
лов приведены в табл. 33.
Таблица 32
Химический состав шихтовых материалов, %
Наименование компонентов С Si Мп Сг А1 р S Зола Fe Лету- чие
Углеродистый лом 0,4 0,30 0,30 — — 0,05 0,05 — Ост. —
Ферромарганец . . 6,0 2,0 72,0 — — 0,30 0,03 — » ——
Электродный бой 99,0 — — — — — — 1,0 ’— —•
Ферросилиций 75%-ный . . . 0,12 72,0 0,4 —. 2,5 0,04 0,03 — Ост. —
Феррохром .... 4,0 2,0 0,4 70,0 — 0,05 0,03 — » —
Алюминий .... —- — — — 98 — — — 2,0 —
Силикомарганец 1,0 18,0 67,0 —• — 0,08 0,05 — Ост. —
Кокс 80,0 — — — — — 2,0-! 113,0 — 5,0
Ферросилиций 45%-иый .... 0,15 45,0 0,5 — 1,0 0,03 0,02 — Ост. —
Таблица 33
Состав шлакообразующих материалов, %
Наименование СаО MgO SiO2 А12О3 Fe2O3 CaF2 P2O6 co2 H2O s Cr2O8
Известь свеже- обожженная . . . 92,0. 3,3 2,5 1,0 0,60 0,10 0,2 0,2 0,1
Железная руда Плавиковый 0,10 0,3 6,25 2,5 90,0 — 0,15 — 0,7 — —
шпат 0,40 — 3,1 0,2 0,8 95,0 — 0,3 — 0,2 —>
Песок .... -— — 97,0 1,0 2,0 — — — — —. -—
Магнезитохромит 2,00 66.0 6,5 4,00 11,5 — — — — — 10,0
Магнезит . . . 3,50 90,25 3,45 0,80 2,0 — — — — —— —-
Зола электродов 11,8 — 56,5 31,7 — — — — — —- —
Шамот .... 0,7 0,3 62,0 35,0 2,0 — — ,— — —- —
Зола кокса . . 5,0 1,0 48,7 25,0 20,0 — 0,3 — — —s —
Примечание. Расчет ведем на 100 кг шихты.
38 Расчет шихты для выплавки электростали
Кокс дается из такого расчета, чтобы содержание в шихте
углерода было доведено до 1,50.
Данные о весовом количестве элементов, вносимых шихтовы-
ми компонентами, приведены в табл. 34.
Таблица 34
Шихтовые материалы.-вносяту кг
На именование Вес кг С Si Мп Р S Fe
Лом углеродистый . . . Кокс 98,20 1,80* 0,393 1,080 0,295 0,295 0,049 0,030 97,138
Итого 100,00 1,473 0,295 0,295 0,049 0,030 97,138
* Усвоение углерода 75%.
Период плавления шихты
Во время плавления в печь загружают 2,5% (от веса садки)
извести, 0.5% шамотного боя и 1% железной руды.
Во время плавления окисляются следующие элементы:
Углерод. Угар углерода шихты составит 20% или 1,473-
•0,2 = 0,29.5 кг; останется углерода в металле 1,473 — 0,295 =
= 1,178 кг.
Кремний. Угар кремния составит 70%. Перейдет кремния
в шлак 0,295-0,7 = 0,206 кг; останется кремния в металле 0,295—-
— 0,206 = 0,089 кг.
Марганец. Угар марганца равен 50%). Перейдет марганца
в шлак 0,295-0,5 = 0,147 кг; остается в металле 0,295
— 0,147 = 0,148 кг.
Фосфор. Угар фосфора составит 60%. Перейдет фосфора
в шлак 0,049 -0,6 = 0,029 кг; останется в металле 0-049 — 0,029 =
= 0.020 кг. (
Сера. Можно принять, что сера, содержащаяся в металле,
во время плавления не выгорает; сера, вносимая коксом, улету-
чивается.
Железо. Угар железа составит 2,0%о. Перейдет в шлак и
улет уч и вается~в зоне электрических дуг 97,138-0,02 = 1,943 кг;
останется в ванне 97,138— 1;943 = 95,195 кг.
Расчет кислорода, необходимого для окисления примесей ме-
талла в период плавления, приведен в табл. 35.
Содержание закиси железа, растворенной в металле, опре-
деляют по приближенной формуле Феттерса и Чипмана [4]:
[%С] • [%ГеО] = 0,0124 + 0,05 [%С].
Расчет шихты для выплавки в дуговой электропечи
39
Таблица 35
Количество кислорода, необходимого для окисления примесей
Элемент Окисляется кг Химическое уравнение Требуется кислорода, кг
Углерод Кремний Марганец . . . . Фосфор Железо . . . . Железо . . . . 0,295 0,206 0,147 0,029 1,943-0,88* 1,943-0,12* с + о2 = со Si + О2 = SiO2 1 Мп -р О., = МпО 1 2 “ 2р + 2-^-О2=Р2О5 2Fe -]- 1 — O2=Fe2O3 Fe + l/2O2 = FeO 0,295 • 16= 0,393 12 0,206 „ • 32 = 0,235 28 0,147 — 16 = 0,043 55 ' 0,029 -80 = 0,037 62 1,943 --48-0,88 = 0,733 112 1,943 :72-0,12-16=0,052
Всего . . . 1,493 кг
♦ На основании материального баланса принимаем, что нз 2 кг окислившегося железа
12% окисляется до FeO. 3% до Fe,Os. которые переходят в шлак, а 85% Fe окис-
ляется до Fe2O3 и улетучивается в зоне электрических дуг.
В металле, содержащем 1,2% С, содержание растворенной за-
киси железа составит 0,060%.
По экспериментальным данным Ф. П. Еднерала (20 плавок в
20-т печи) [5] в пробе по расплавлении металлу с 0,67—1,09% С
(среднее 0,88%) соответствовало содержание кислорода 0,0102—
0,0061 % (среднее 0,008%).(Тйк как данные по формуле Феттерса
завышены, то принимаем'' содержание кислорода в металле
0,008% или 0,008-4,5 = 0,034% FeO, т. е. приближенно 96-0,034 :
: ЮО = 0,032. кг FeO, для чего потребуется: кислорода 0,032- 16 :
: 72 = 0,007 кг, железа 0,032 — 0,007 = 0,025 кг. Общая потреб-
ность в кислороде 1,493 + 0,007 = 1,5 кг.
Во введенной железной руде содержится 0,90 кг Не2О3 или
0,27 кг кислорода и 0,63 кг железа.
Необходимо внести в металл газообразного кислорода
1,500 — 0,27 = 1,473 кг.
Количество железа к моменту расплавления составит
97,138— 1,943 — 0,025 + 0,63 = 95,8 кг.
40
Расчет шихты для выплавки электростали
Состав металла в первой пробе по расплавлении:
кг %
С . . . . 1,178 1,211
Si . . . . 0,089 0,091
Мп . ... 0,148 0,153
S . . . . 0,030 0,031
Р . . . . 0,020 0,020
FeO . . . 0,032 0,033
Fe . . . . 95,803 98,461
97,300 100,000
Шлак периода плавления
Поступает в шлак из металла, кг:
SiO2 .... 0,206-60:28=0,441
МпО .... 0.147-71:55=0*190
Р2О5 .... 0,029-142:62=05)66
FeO .... 1,943-0,12-72:56=0,300
Fe2O3. . . . 1,943-0,03-160:112=0,083
Поступает 2,5 кг) кг: в шлак с и з в ес тью (количество извести
СаО. . . . MgO . . . S:O2 . . А12Оз . . . 2,5-92,0 100 2,5-3,3 100 2,5-2,5 100 2,5-1,0 = 2,300 = 0,082 = 0,063 = 0,025
100
Fe2O3 . . . 2,5-0,60 100 = 0,015
Р2О6 - . . 2,5-0,1 100 = 0,003
Поступает ды 1 кг) кг: в шлак С рудой (количество железной ру-
СаО 1,0-0,10 100 = 0,001
MgO 1,0-0,3 100 = 0,003
SiO2 1,0-6,25 100 = 0,063
A12O3 . . • . 1,0-2,5 100 = 0,025
Расчет шихты для выплавки в дуговой электропечи
41
Р2О5......................
1,0-0,15
100
= 0,002
„ ~ 1,0-90,0
Ге.2О3................——— = 0,900 (Fe2O3 руды
100 расходуется
на окисление
примесей)
Поступает в шлак с шамотным боем, /сг:
СаО. . .0,5-0,007 = 0,003
MgO . .0,5-0,003=0,002
SiO2 . . 0,5-0,62 = 0,310
А12О3 . . 0,5-0,35 = 0,175
Fe2O3 . . 0,5-0,02=0,010
Поступает в шлак из магнезитохромитово-
г о свода.
Расход кирпича на 1 т стали можно принять равным 2 кг, или
0,2 кг на 100 кг шихты.
Из этого количества в период плавления переходит 0,1 кг,.
в окислительный период 0,07 кг, в восстановительный — 0,03 кг.
Поступает в шлак из подины и стенок.
Расход магнезитового порошка на блоки и заправку состав-
ляет 15 кг/т стали, или 1,5 кг на 100 кг садки. Из этого количе-
ства в период плавления переходит 40%, или 0,6 кг, в окисли-
тельный период 3,0%, или 0,45 кг и в восстановительный период
30%, или 0,45 кг.
Поступает в шлак золы кокса.
1,80-13 „ оо.
-------= 0,234 кг.
100
Таблица 36
Состав и количество шлака периода плавления
Источники поступления окислов СаО MgO SiO2 А12О3 FeO Fe2O3 MnO p2o5 w W Cr203 Всего
Металл 0,441 0,300 0,083 0,190 0,066 1,080'
Известь 2,300 0,082 0,063 0,025 — 0,015 — 0,003 —. 2,488
IIIамот* 0,003 0,002 0,310 0,175 — 0,010 — — .— 0,500
Свод 0,002 0.066 0,006 0,004 — 0,012 — — 0,010 0,100
Подина и стены . 0,022 0,541. 0,021 0,005 — 0,011 .— — — 0,600
Зола кокса . . . 0,018 0,002 0,114 0,058 —. 0,047 — 0,001 — 0,234
Желез ная руда 0,001 0,003 0,063 0,025 — — — 0,002 — 0,094
И т о г о, кг . . 2,340 0,696 1,018 0,292 0,300 0,178 0,190 0,072 0,010 5,096
% - - 45,92 13,65 19,98 5,73 5,89 3,49 3,73 1,41 0,20 100,00
* При магнезитохромитовом своде для повышения жидкотекучести шлака рекомендует-
ся вводить шамот.
42 Расчет шихты для выплавки электростали
Расход электродов примем 7 кг на 1 т садки или 0,7 кг на
100 кг.
По периодам плавки расход электродов примерно пропор-
ционален расходу энергии: в период плавления 60%, или 0,42 кг,
в окислительный период 20%, или 0,14 кг, в восстановительный
период 20%, или 0,14 кг на 100 кг садки.
Золой, вносимой электродами, пренебрегаем. Данные о коли-
честве и составе шлака в период плавления приведены в табл. 36.
Окислительный период плавки
Состав металла в окислительный период плавки изменяется
следующим образом.
Углерод. Для хорошей дегазации металла окисляют около
0,3% С. Так как в восстановительный период плавки хром будет
вводиться в виде высокоуглеродистого сплава (при этом будет
внесено около 0,1% С), удалим углерод до содержания его 0,9%.
Вес металла к концу окислительного периода ориентировочно
составит 97 кг. К концу окислительного периода в металле долж-
но быть углерода приблизительно
97-0,90 „
-------= 0,873 кг\
100
выгорит 1.178 — 0,873 = 0,305 кг.
Марганец. К концу периода останется в металле прибли-
зительно 0,12% Мп, или
97-0,12 п . 1Г
------- =0,116 кг\
100
окислится 0,148 — 0,116 = 0,032 кг.
Кремний. При продувке кислородом практически окислит-
ся весь кремний, т. е. окислится 0,089 кг.
Фосфор. Считаем, что к концу окислительного периода в
металле останется 0,010% Р, или
97-0,010
--------------------------— =0,010 кг-,
100
окислится 0,020 — 0,010 = 0,010 кг.
Сера. При основности шлака выше 2,5 и непрерывном об-
новлении состава шлака .можно рассчитывать, что из металла
будет удалено 0,01 кг серы. Останется в металле 0,02 кг серы.
Потребность в газообразном кислороде. Ввиду отсутствия
данных о том. какая часть элементов окисляется кислородом
закиси железа и какая часть непосредственно газообразным кис-
лородом, вдуваемым в жидкий металл, делаем допущение, что
все окисление происходит по реакции с закисью железа.
Расчет шихты для выплавки в дуговой электропечи
43
Количество закиси железа, потребное для окисления приме-
сей (табл. 37).
Таблица 37
Количество FeO, необходимое для окисления примесей
Элемент Окисляется кг Химическое уравнение Расход на единицу элементов Требуется закиси железа, кг
Углерод . . . Марганец . . . Кремний . . . Фосфор .... 0,305 0,032 0,089 0,010 FeO ~г С = Fe-f- + СО FeO + Мп = Fe + + MnO 2FeO + Si = = 2Fe -f- SiO., 5FeO + 2P = = 5Fe + P2O5 72:12“= 6 72:55= 1,3 144:28 = 5,1 360:62 = 5,8 0,305-6 = 1,830 0,032-1,3 = 0,042 0,089-5,1 =0,454 0,010-5,8 = 0,058
И т о фо . . 0,436 2,384
Для образования 2,384 кг FeO требуется:
кислорода 2,384 -16:72 = 0,530 кг;
железа 2,384 — 0,530 = 1,854 кг.
Количество закиси железа в жидкой стали
По формуле Феттерса и Чипмана в металле, содержащем
0,90% С, должно находиться в растворе:
[%FeO] = = 0 0С4% (0,014%О).
По исследованию Ф. П. Еднерала, в конце окислительного пе-
риода плавок, продутых кислородом (20 плавок в 20-т печи), со-
держание углерода в металле составляло 0,28—0,42% (среднее
0,38), содержание кислорода — 0,0132—0,0084% (среднее
0,0106%), содержание Feo6l4 в шлаке 12,4—6,3% (среднее 9,2%).
Следовательно, для кислородных плавок формула Феттерса
иЧдпмана дает завышенное содержание кислорода в металле.
г^^Примем содержание кислорода в металле равным 0,01% или
• 1 0,045% FeO.
Металл в конце периода плавления содержал 0,033% FeO.
Необходимо повысить содержание закиси железа на 0,045 —
—0,033 = 0,012% или 97'0,012 : 100 = 0,011 кг FeO, на что по-
требуется:
кислорода 0,011' 16 : 72 = 0,002 кг;
железа 0,011 — 0,002 = 0,009 кг.
44
Расчет шихты для выплавки электростали
Количество FeO, потребное для поддержания
в шлаке определенной концентрации
этого окисла
'По экспериментальным данным Ф. П. Еднерала, в плавках на
свежей шихте металлу с 1,09—0,67% С соответствовал шлак с
5,4—15,0% РеОбщ (среднее 9,1%), металлу с 0,42—0,28% С —
шлак с 6,3—12,4% Ёеобщ (среднее 9,2%); в плавках хромони-
келевой конструкционной стали на шихте из легированных отхо-
дов металлу с 0,32—0,20% С соответствовал шлак с 7,57—
12,91% РеОбщ (среднее 10,05%), а металлу с 0,18—0,08% С —
щлак^с 7,54—17,85% РеОбщ (среднее 12,23%).
f-~ Известно, что при вдувании кислорода в металл содержание
k окислов железа в шлаке меньше, чем при окислении железной
рудой. Для металла с 0,9% С примем содержание РеОбщ в шла-
ке равным 7%.
Для распределения железа между FeO и Fe2O3 можно за-
даться отношением -Fe в Fe0 = —= 2 е 4. Примем — = 3; так
Fe в FezO3 у у
как х + у = 7, то x(Fe в FeO) =5,25%, у= 1,75%. Следова-
5 25-72
тельно, в окислительном шлаке содержится—2--— = 6,75% FeO
• 56
1,75-160 о сп(1, „
и —— = 2,50% Fe2O3-
Вес шлака окислительного периода
Подлежит удалению из металла 0,010% Р. Для удаления
фосфора при нарастающей температуре металла требуется основ-
ность шлака 2.5—3,0 и обновление его (шлак стекает через по-
рог). Учитывая это обстоятельство, принимаем среднее содер-
жание пятиокиси фосфора во вновь наводимом шлаке рав-
ным 0,5 %-
Отсюда вес вновь наводимого шлака /без учета остатков
шлака периода плавления):
0,010 142 _
—------ -----100 = 4,6' кг.
0,5 62
Принимаем, что шлак окислительного периода удален на
70%- Остается шлака в печи 5,096-0,3 = 1,530 кг.
Общий вес шлака окислительного периода
4,6 + 1,53 = 6,13 кг.
Потребность в извести. Чтобы определить количество приса-
живаемой извести и шамотного боя (последний только при ра-
боте под магнезитохромитовым сводом), принимаем основность
-а~ — 3, а сумму СаО + MgO + МпО = 65%.
Si О2
Расчет шахты для выплавки в дуговой электропечи
45
Закись марганца вносится:
шлаком периода плавления
0,190-0,3 = 0,057 кг]
окисляющимся марганцем из металла
0,032 -71 : 55 = 0,041 кг.
Всего вносится
0,057 + 0,041 = 0,098 кг МпО.
Окись магния вносится:
шлаком периода плавления
0,696-0,3 = 0,209 кг,
сводом
0.07-0,66 = 0,046 кг.
подиной и стенками
0,45-0.9025 = 0,406 кг.
Если обозначить известь через х, то известь внесет
х- 0,033 кг MgO.
Всего вносится MgO
0,209 + 0,046 +0,406+ 0,033л кг = 0,0661 + 0,033л.
Окись кальция вносится:
шлаком периода плавления
2,340-0,3 = 0,702 кг,
•сводом
0,07-0,02 = 0,001 кг,
подиной и стенками
0,45-0,035 = 0,015 кг,
известью
0,92х.
Всего вносится окиси кальция
0,718 + 0,92х.
Сумма МпО + MgO + СаО = 6,13- 0,65 = 3,98 кг
или 0,098 + 0,661 + 0,033л + 0,718 + 0,92л = 3,98 кг,
0,953х = 2,50 кг.
Итак, потребуется извести: х=2,62 кг.
46 Расчет шихты для выплавки электростали
Потребность в шамотном бое
(определяем по содержанию кремнезема)
Кремнезем вносится:
шлаком периода плавления
1.018-0,3 = 0,305 кг,
окисляющимся кремнием из металла
0,089-60: 28 = 0,191 кг,
сводом
0,07-0 065 = 0,004 кг,
подиной и стенками
0,45-0,0345 = 0,015 кг,
известью
2,62-0,025 = 0,066 кг.
Всего вносится 0,581 кг SiO2.
Требуется кремнезема для получения основности 3:
(0,718 + 0,92-2,62): 3 = 3,128:3 = 1,043 кг.
Требуется шамотного боя
(1,043 —0,581): 0,62 = 0,745 кг.
Вес (кг) и состав шлака
Окисел Источники
из шлака периода плавления из металла' из извести
СаО MgO МпО SiO2 А12Оз FeO Fe2O3 Р2ОВ Сг2О3 S 0,702 0,209 0,057 0,305 0,292-0,3 = 0,088 0,300-0,3 = 0,090 0,053 0,072-0,3 = 0,022 0,010-0,3 = 0,003 0,041 0,191 0,324 0,058- 0,010-142:62 = 0,023 0,010 2,62-0.92 = 2,410 2,62-0,033 = 0,086 0,066 2,62-0,01 =0,026 0,016 2,62-0,01 =0,003 2,62-0,001 =0,003
Всего . .. 1,529 0,647 2,610
Расчет шихты для выплавки в дуговой электропечи
47
Поступление в шлак железа
Из шлака периода плавления
0,300-0,3 = 0,09 кг FeO,
0,178-0,3 = 0,053 кг Fe2O3,
из свода
0,07-0,115 = 0,008 кг Fe2O3,
из подины и стенок
0,45-0,02 = 0,009 кг Fe2O3,
вносится известью
2,62 - 0,006 = 0,016 кг Fe2O3,
вносится шамотным боем
0,745-0,02 = 0,015 кг Fe2O3.
Итого вносится 0,09 кг FeO и 0,101 кг Fe2O3.
По приведенному выше расчету шлак должен содержать
6,75% или 6,13-0,0675 = 0,414 кг FeO;
2,50% или 6,13-0,025 = 0,159 кг Fe2O3.
Для повышения окислен]гости шлака требуется: железа
(0,414—0,09) • -Ц- = 0,252 кг, кислорода 0,324—0,252 = 0,072 кг.
Таблица 38
окислительного периода
поступления Итого
из подины и стен из магнезитохромитового свода из шамотного боя кг %
0,015 0,001 0,745-0,007 = 0,005 3,133 51,80
0,406 0,046 0,745-0,003 = 0,002 0,749 12,38
— — .— 0,098 1,62
0,015 0,004 0,745-0,62 = 0,462 1,043 17,24
0,45-0,008 = 0,004 0,07-0,04 = 0,003 0,745-0,35 = 0,261 0,382 6,32
— — — 0,414 6,84
0,009 0,008 0,015 0,159 2,63
— — — 0,048 0,79
—_ 0,07-0,1 =0,007 — 0,010 0,17
— — — 0,013 0,21
0,449 0,069 0,745 6,049 100,00
48
Расчет шихты для выплавки электростали
Железа (0,159—0,101) • —Ц- = 0,041 кг, кислорода 0,058—0,041 =
= 0,017 кг.
Данные о весовом количестве и химическом составе шлака
окислительного периода приведены в табл. 38.
Выход и состав металла к концу окислительного периода
кг %
Углерод . : 0,873 0,905
Кремний 0,000 —
Марганец 0,116 0,120
Фосфор 0,010 0,010
Сера 0,020 0,021
Закись железа 97,00,045 0,044 100 Железо: в печи в конце плавления 95,800 восстанавливается при окис- 56 лении элементов 2,384 —Z 1,854 72 Расходуется на образование закиси и окиси железа 1,854+0,009+0,252+0,041 -2.156 0,045
Всего железа . . 95,498 98,849
Всего стали . . 96,561 100,00
Количество газов I периода (плавление и окисление)
При окислении углерода металла образуется окись углерода
.в количестве
(0,295 + 0,305) = 1,400 кг.
В течение I периода расходуется графитированных электродов
на 100 кг шихты
0,42 + 0,14 = 0,56 кг
или
0,5Й • 0,99 = 0,554 кг
углерода.
Сгорает углерода кокса, данного в завалку,
1,80 0,80 — 0,600 — (0,873 — 0,393) = 0,36 кг.
Здесь 0,393 — количество углерода, внесенного ломом.
Расчет шихты для выплавки в дуговой электропечи 49
На основании анализа опытных плавок считаем, что углерод
электродов и кокса окисляется кислородом следующим образом:
70% до СО и 30% до СО2.
С образованием окиси углерода сгорает
(0,554 + 0,36)-0,70 = 0,64 кг С
и образуется
0,640- — = 1,493 кг СО,
12
на что требуется
1,493 — 0,640 = 0,853 кг кислорода.
С образованием углекислого газа сгорает
0,914-0,30= 0,274 кг С
и образуется
0,274- — = 1,005 /сгСО2,
12
на что требуется
1,005 — 0,274 = 0,731 кг кислорода.
Выше мы рассчитали, что для периодов плавления и окисли-
тельного требуется кислорода
1,473 + 0,530 + 0,002 + 0,072 % 0,017 = 2,094 кг.
Всего требуется кислорода 2,094 + 0,853 + 0,731 = 3,678 кг. При-
мем, что 50% кислорода поступит с воздухом (в основном в пе-
риод плавления).
Потребуется газообразного кислорода
3,678-0,5= 1,839 кг.
Считая использование кислорода равным 85%, находим, что
в плавление и окислительный период необходимо подать газооб-
разного кислорода 1,839:0,85 = 2,163 кг, или технического кис-
лорода (98% О2)
2,163:0,98 = 2,207 кг или 2,207-—- = 1,545 м\
. 32
С кислородом вносится азота около 2%, т. е.
2,207 — 2,163 = 0,044 кг.
Для окислительных процессов используется кислорода воз-
духа
3,678-0,5 = 1,839 кг пли 1,839-^-= 1,287 мЛ,
32
1 Ф. И. (лдперал и А. Ф. Филиппов
50
Расчет шихты для выплавки электростали
кислороду сопутствует азот (включая аргон и прочие газы)
1,839-—=6,156 кг или 1,287 • — = 4,841 ж3.
23 21
Объем воздуха составит 1,287 4- 4,841 = 6,128 ж3.
Вес воздуха составит 1,839 + 6,156 — 7,995 кг.
При нагреве извести выделяется, кг:
СО2 ........(2,5+2,62)-0,002=0,010
Н2О.........(2,5+2.62)-0,002=0,010
При нагреве руды выделяется Н2О
1,00-0,007 = 0,007 кг.
Влага, вносимая воздухом. Допустим, что темпе-
ратура воздуха 20° С, давление — 760 жж, относительная влаж-
ность 70%. По таблицам находим, что упругость насыщенного
водяного пара при 20° равна 17,5 мм рт. ст. Упругость водяных
паров в воздухе составит
.17,5-0,7 = 12,25 жж.
Количество влажного атмосферного воздуха при температуре 20°
и давлении 760 мм будет равно
V = 6,128--^^±120 . ---760------= 6 ,28 j о9 = 6 б80 жз_
273 760 — 12,25
Точка росы ? при р = 12,25 мм лежит около 14° С. Вес водяного
пара в 1 ж3 атмосферного воздуха
W = 0,29 — ; W = 0,29 —= 0,0120 кг.
273 273 + 14
Воздух внесет с собой влаги
0,0120-6,680 = 0,080 кг.
Всего влаги 0,010 + 0,007 + 0,080 = 0,097 кг.
Водяной пар будет восстановлен окисью углерода по реакции
Н2О + СО = Н2 + СО2. При этом образуется водорода
0,097-2
—------=0,011 кг;
18
потребуется окиси углерода
0,097- —= 0,151 кг;
18
44
образуется углекислого газа 0,151------- 0,237 кг.
. ... дет--.’;.
Расчет шихты для выплавки в дуговой электропечи
51
В периоды плавления и окислительный израсходовано газооб-
разного кислорода 2,163 кг. Из этого количества ушло в атмос-
феру печи 15°/о, или 2,163'0,15 = 0,324 кг.
Свободный кислород будет окислять окись углерода с образо-
ванием углекислого газа по реакции СО + ’/г О2 = СО2.
Образуется СО2
0,324- — = 0,890 кг.
16
Для этого требуется СО
0,890 — 0,324 = 0,566 кг.
Сводная таблица газов I периода
кг %
Окись углерода (1,400+1,493—0,151—0,566)................. 2,176 20,67
Углекислый газ (1,005+0,0104-0,237+0,890)................ 2,142 20,34
Водород ................................................. 0,011 0,10
Азот (6,156+0,044)....................................... 6,200 58,89
Всего............. 10,529 100,00
Материальный баланс 1 периода
Израсходовано, кг:
Железного лома............. 98,20
Кокса.................. 1,80
Железной руды.......... 1,00
Извести................ 5,12
Электродов............. 0,56
Магнезита.............. 1,05
Магнезитохромита....... 0,17
Шамотного боя.......... 1,245
Воздуха (влажного) .... 8,075
Газообразного кислорода . . 2,207
Получено, кг: Металла 96,56 Шлака (5,096-0,7+6,049)=9,616 Газов 10,529 Улет железа 1,943 • 0,85 X 160 Х 112 2’36 Сера и летучие кокса . . 0,126 Невязка 0,235 (0,2%)
Всего . . 119,427
Всего . . . . 119,427
Восстановительный период плавки
Восстановительный период плавки стали марки ШХ15 прово-
дят под белым шлаком.
Определение количества шлака. Количество шлака определя-
ем исходя из задачи десульфурации. Задаемся целью удалить из
металла такое количество серы, чтобы остаток ее не превышал
0,008%. В конце окислительного периода металл содержал
0,021 % S. Подлежит удалению
0,021—0,008 = 0,013%S; 0,013- — = 0,013 кг.
100
52
Расчет шихты для выплавки электростали
Для промышленной электропечи .можно 'принять коэффициент
распределения серы между шлаком и металлом
7] = = 30.
[S]
Шлак должен содержать серы
(S) = Т| [S] = 30-0,008 = 0,24%.
Отсюда количество шлака
0.013 ,„п е .
—-----100 ж 5,4 кг.
0,24
Шлак восстановительного периода образуется:.
1) из остатка шлака окислительного периода; можно принять,
что в печи остается 5% шлака, т. е. 6,049-0,05 = 0,302 кг;
2) из свода поступит 0,03 кг;
3) из пода и стен 0,45 кг;
4) из извести, плавикового шпата, шамота и песка 5,4 —
— (0,302 + 0,03 + 0,45) = 4,618 кг.
На основании практических данных принимаем, что в шлако-
вой смеси содержится:
Извести 65%, или 4,618-0.65=3,002 кг
Шпата 13%, или 4,618-0,13=0,600 кг
Песка 9%, или 4,618-0,09=0,416 кг
Шамота 13%, или 4,618-0,13=0,600 кг
Кокса .................. 0,250 кг
Чтобы ускорить раскисление и десульфурацию, на обнажен-
ное зеркало металла после скачивания окислительного шлака
присаживают 45%-ный ферросилиций (из расчета поднять со-
держание кремния в металле до 0,12—0,15%) и алюминий
(0,4 кг на 1 т стали). Вслед за раскислителями присаживают
феррохром и шлаковую смесь. Дальнейшее раскисление шлака и
металла производят смесью молотых кокса и 75%-ного ферро-
силиция, которые забрасывают в 4—5 приемов через каждые
15—12 мин.
Расчет металлических присадок. Учитывая добавки раскис-
лителей и феррохрома, расчет будем вести на 98 кг металла.
Для предварительного- осадочного раскисления требуется
кускового 45%-ного ферросилиция
(0,15—содержание кремния в металле; 0,60 — усвоение крем-
ния металлом; 0,45 — содержание кремния в сплаве).
Требуется алюминия (0,4 кг/т):
98-0,004 = 0,039 кг.
Расчет шихты для выплавки в дуговой электропечи 53
Потребуется феррохрома, содержащего 70% хрома,
98-1,50 „ 1П
----— =2,10 кг;
100 0,7
феррохром внесет кремния
oi 2 лило 0,042-100 ЛЛЛ-5П/
2,1 ----- = 0,042 кг, или —-----= 0,043 %.
100 98
Кусковой ферросилиций, заданный в начале восстановитель-
ного периода, внесет кремния
0,544-0,45-0,6 = 0,147 кг, или -А147 100- = 0,15%.
98
40% вводимого кремния выполнит работу раскисления и сгорит
за счет кислорода воздуха.
В готовом металле должно быть 0,30% Si; к концу окисли-
тельного периода металл не содержал кремния; необходимо до-
бавить
0,30 — (0,15 + 0,043) = 0,107 %.
Кремний вводят в шлак в виде молотого 75%-ного сплава, из
которого 70% кремния; железо и другие элементы, кроме алю-
миния, усваиваются металлом; остальной кремний и алюминий
окисляются и переходят в шлак.
Требуется ферросилиция для введения недостающего количе-
ства кремния
МП; К КОНЦу ОКИСЛИ-
Мп; необходимо до-
Мп.
98-0,107 попс
----------= 0,208 кг.
100:0,72-0,7
В готовом металле должно быть 0,3%
тельного периода металл содержал 0,12%
бавить ферромарганца, содержащего 72%
.(°-30 - 0’120>-98 = 0,245 кг.
100-0,72
При расчете добавки ферромарганца можно не учитывать
угар, так как закись марганца, образовавшаяся после присадки,
впоследствии практически полностью восстанавливается при
диффузионном раскислении шлака.
Для конечного раскисления применяют алюминий в количе-
стве 0,5 кг/т в металл и столько же порошком на шлак.
Требуется алюминия в чушках
°*10098 ~ 0’049 кг и 0>049 кг в порошке.
Предварительный состав шлака восстановительного периода
приведен в табл. 39.
54
Расчет шихты для выплавки электростали
Предварительный состав и вес (кг)
Окисел Источник
шлак окислитель- ного периода известь плавиковый шпат шамотный бой песок
СаО 3,302-0,518= =0,156 0,902 -0,92= =^12,762 0,600х Х0,004= =0.002 0,600-0,07= =0,004 —
SiO2 0,302-0,1724= =0,052 0,075 0,019 0,372 0,418х Х0,97= =0,406
MgO 0,302-0,1238= =0,037 0,099 — 0,002 —
A12O3 0,302-0,0632= =0,019 0,030 0,001 0,210 0,004
MnO 0,302-0,0162= =0,005 — — — —
FeO 0,302 0,0684= =0,021 — — — —
Fe2O3 0,302-0,0263= =0,008 0,018 0,005 0,012 0,008
PaO5 0,302-0,0079= =0,002 0,003 — — —
Cr2Os 0,302-0,0017= =0,001 — — — —
CaF2 — — 0,570 — —
S 0,302-0,0021 = =0,001 0,003 0,001 — —.
Всего 0,302 2,990 0,598 0,600 0,418
*• Окисляе- гея кремния из 45 /6-ного ферроси лиция: 0,544- 0,45-0,4 == 0,0$ )8 кг. Обра
0,208-0,75-0,3 — 0,045 кг. Образуется Si02 0,045-60 : 28 == 0,096 кг.
2* Окисляется алюминия 0,544-0,01 + 0,0208-0,025 = 0, 01 0 кг; образуется А12О3
з* Окисляется кускового алюминия 90% в начале плавки, 60% в конце плавки, 100%
I 09
А12О» 0,112-— = 0,212 кг.
54
4* Кокс вносит золы 0,25-0,13 = 0,033 кг.
Раскисление. Раскисление металла идет в 3 стадии. В начале
восстановительного периода проводят глубинное раскисление
марганцем, кремнием и алюминием; позже — диффузионное
раскисление углеродом и кремнием и, наконец, перед выпу-
ском— глубинное раскисление алюминием. Данные о роли от-
дельных раскислителей при таком методе раскисления отсутст-
вуют. Равным образом нет данных о том, сколько кислорода,
ранее поглощенного футеровкой ванны, переходит в металл и
шлак, сколько кремния и алюминия окисляется кислородом воз-
духа. Так как 85—90% всего кислорода, обнаруживаемого в го-
товом металле, связано с алюминием, примем, что весь марганец
Расчет шихты для выплавки в дуговой электропечи
55
шлака восстановительного периода
Таблица 39
поступления Сумма
свод подина и стенки ферросили- ций алюминий кокс металл
0,03-0,02= =0,001 0.45-0,035= =0,016 — — 0,0334*Х х0,05= =0,002 — 2,943
0,002 0,015 0,306* — 0,016 — 1,263
0,020 0,406 — — — — 0,564
0,001 0,004 0,0192* 0.2123* 0,008 — 0,508
— — — — — — 0,005
— — — — — — 0,021
0,003 0,009 — — 0,007 — 0,070
— — — — — — 0,005
0,003 — — — — 0,004
.—. — — — 0,570
— ’— — — 0,25-0,02= =0,005 0,013 0,023
0,030 0,450 0,325 0,212 0,038 0,013 5,976
зуется SiO2 — 0,098-—= С 28 ,210 кг; of исляется к ремния из 75%-ного ферро силиция:
0,010 102 : 54 = 0,019 кг.
порошка. 0,039-0,98-0,90 + 0,049-0,98-0,60 + 0, 049• 0,98-1,0 = 0,112 кг; образуется
идет на легирование, кислород металла связывается с алюми-
нием, 40% кислорода шлака восстанавливается углеродом и
60%—кремнием. Остальное количество углерода, кремния и
алюминия окисляется кислородом воздуха. Кислорода в металле
в конце окислительного периода содержится
0,044-—— = 0,010 кг.
Т2
Перед выпуском хорошо раскисленная сталь марки ШХ15 содер-
жит 0,005% или 98-0,005 : 100 = 0,0049 кг кислорода.
56
Расчет шихты для выплавки электростали
Для раскисления этого количества требуется алюминия
(0,010-0,0049)- = 0,0057 кг,
образуется глинозема
0,0051 -— = 0,0108 кг,
48
восстановится железа
0,0051 • — = 0,0197 кг.
16
Из шлака восстановится 0,004 кг Сг2О3; 0,005 кг Р2О5 и 0,070 кг
Fe2O3. В шлаке к концу периода останется 0,20%> или 6-
= 0,012 кг FeO, т. е. восстановится 0,021 —0,012 — 0,009 кг FeO.
В результате реакции десульфурации
СаО + FeS = CaS ф- FeO
образуется закиси железа
72
0,013-—= 0,029 кг.
32
Реакции восстановления окислов и весовое количество про-
дуктов, переходящих в металл, приведены в табл. 40 и 41.
Потребность в углероде 0,009 кг, образуется окиси углерода
0,009-—= 0,021 кг.
12
Требуется Si 0,018 кг, образуется кремнезема 0,018-—=0,038 кг.
28
Расчет окончательного состава и количества шлака
восстановительного периода
Около половины фтористого кальция реагирует с кремнезе-
мом по реакции
2CaF2 + SiO2 = SiF4 ф- 2СаО;
фтористый кремний улетучивается.
Для образования SiF4 требуется кремнезема
2' - • -^— = 0,110 кг. 156
Образуется 0,570 2 — = 0,190 кг SiF4 156 4
и 0,570 2 — = 0,205 кг СаО. 78
Расчет шихты для выплавки в дуговой электропечи
57
Восстановление окислов углеродом
58
Расчет шихты для выплавки электростали
Вес (кг) и состав металла к концу
Элемент Металл в начале восстановитель- ного периода Внесено ферро- марганцем Внесено 45%-ным ферросилицием Внесено феррохромом Внесено 75%-ным ферросилицием
с 0,873 0,245-0,06= '=0,015 0,544-0,0015= =0,001 2,1-0,04= =0,084 0,298-0,0012= =0,0002
Мп 0,116 0,245-0,72= =0,176 0,554-0,005= =0,003 2,1-0,004= =0,008 0,208-0,004= =0,001
Si — 0,245-0,02= =0,006 0,544-0,45= =0,245 0,042 0,208-0,72= =0,150
Р 0,010 0,245-0,003= =0,0007 0,544-0,0003= =0,0002 2,1.0,0005= =0,001 0,208-0,0004= =0,0001
Сг — — — 2,1-0,7= = 1,47 —
FeO 0,044 — — — —
S 0,020 0,245-0,0003= =0,0001 0,544-0,0002= =0,0001 2,1-0,0003= =0,0006 0,208-0,0003= =0,0001
Al — — 0,544-0,01 = =0,005 — 0,208-0,025= =0,005
Fe 95,498 0,245-0,1967= 0,544-0,533= 2,1-0,235= 0,208-0,2491—
=0,047 =0,290 =0,494 =0,052
Всего 96,561 0,245 0,544 2,100 0,208
* За час восстановительного периода металл науглероживается на 0,02%.
** Вычитается.
Для реакции десульфурации требуется:
56
окиси кальция 0,013------ 0,023 кг,
32
железа 0,013- — = 0,023 кг.
32
Образуется сернистого кальция
0,013—= 0,029 кг.
32
Чтобы связать серу из шлакообразующих по реакции
СаО + S + С = CaS СО,
Расчет шихты для выплавки в дуговой электропечи
59
Таблица 42
восстановительного периода
Внесено алюминием Во останавливает- при глубинном раскислеиии Переходит из шлака Расходуется при раскислении и де- сульфурации Сумма
кг %
— — 0,020* — 0,993 0,997
— — — — 0,304 0,305
— — — 0,544-0,45-0,4-р 4-0,208-0,72-0,3= =0,143** 0,300 0,301
— — 0,002 — 0,014 0,014
— — 0,003 — 1,473 1,479
— ___ — 0,044—^0,005X 72\ X— =0,022** 16/ 0,022 0,022
— — — 0,013** 0,008 0,008
(0,044'0,05) X Х0,98=0,088 — — 0,073** 0,025 0,025
0,09-0,02 = =0,002 0,0197 0,0124-0,0204- 4-0,0184-0,029=0,079 0,006** 96,476 96,849
0,090 | 0,0197[ 0,104 0,257** |99,615 100,0
требуется окиси кальция
0,010-— = 0,017 кг,
32
углерода
0,010- — = 0,0040 кг.
32
Образуется сернистого кальция
0,010-— = 0,022 кг,
32
бкиси углерода
0,017-— = 0,009 кг.
Источники поступления I Сумма
хО с4 ю г- СЧ СО cd —< О сч cd cd о сч е* О CD со о о Ю СЧ 1 5,01 0,92 1 1 8
«и ье 3,108 1,153 М* 00 1ОСЧ ссс^ •Ю LQ о о О О О О 1 — — 0,285 0,052 **061 ‘о1 5,687
ОИНЭ1Г -эияэий 1 1 0,009 D | о 0,004 115 J CD О О
’'JIS' вин -ueoeudgo 0,205 0,110* 1 1 1 1 0,285 1" 0,190
киУгебЛф -qlfADOtf 0,023 + +0,017 = =0,040 1 1 1 1 1 1 СЧ СО I юсч Ь °°4 о о I
1Г1ГВХЭИ 1 1 1 1 1 1 1 0,013 1 1 0,013
эяоя 0,016 с с 1 0,007 1 1 1 1С 1g с 1 1 0,038
0ИПИИОШВ 1 0,212 1 1 1 1 1 1 1 ] 1 0,212
ЯИ11И1ГИЭ -oddocp сС 1 S с 0,019 1 1 1 1 1 1 I 1 1Г c\ О" с
ннэхэ И BHHtfOH 910*0 0,015 D 0,004: 0,009 1 1 1 1 0,450
tfosa 100 0 0,002 1 1 С с 1 с с 0 -ч 5 СО 1В1 1 1 1 1 С со с с
яоээи СС с G 1 в о с с 0 ’111 1 1 1 1 0,418
иод ЩЧНХОКРШ 0,004 сч сч о сч со 8 с5 । । с ООО о" 1 1 1 1 1 1 1 С с <5 о
хипгп #1ЧЯОИ -И8В1Ш 0,002 0,019 0,001 л лле V , VVU 0,570 Ю0‘0 1 0,598
чхээнеи 2,762 0,075 d о 5 о D О 810*0 о = 1 1 D £00*0 1 5) т> *ч
EtfOHdau OJOHqirax -И1ГЭИЯО MBirrn 0,156 OJ ю о о с С сыпт-ч а о —• о сч с О CD О О С do" о" о с V , VW 0,002 0,001 1В 1 N D О D
1ГЭЭИЯО СаО О1 о ООО Q о °" 00 ц,схио г -о с сз к 1 \ nv-vi V/Д, SiF4 К того
Расчет шихты для выплавки в дуговой электропечи
61
Сведения о весе и составе металла к концу восстановитель-
ного периода приведены в табл. 42; те же сведения относитель-
но шлака даны в табл. 43.
Количество газов II (восстановительного) периода
В течение II периода на 100 кг металла расходуется графити-
зированных электродов
7’0^’2 =0,14 кг или 0,14-0,99 = 0,138 кг углерода.
Окисляется углерода кокса
0,250-0,8--0,02 — 0,009 = 0,171 кг.
Принимаем, что углерод электродов и кокса окисляется кис-
лородом воздуха до окиси углерода:
Углерода сгорает
0,138 + 0,171 =0,309 кг-
при этом образуется
0,309 — = 0,721 кг СО.
12
Для горения требуется кислорода воздуха 0,721—0,309 =
= 0,412 кг.
Для окисления
0,143 — 0,018 = 0,125 кг кремния
требуется кислорода воздуха
0,125-—= 0,144 кг.
28
Для окисления
0,010 4-0,112 = 0,122 кг алюминия
требуется кислорода воздуха
0,122-— = 0,109 кг.
54
Всего требуется кислорода воздуха
0,412 4- 0,144 + 0,109 = 0,665 кг, или 0,665-^^- = 0,466 м3’,
32
кислороду сопутствует азот в количестве
0,665- — = 2,222 кг, или 0,466- — = 1,753 м3.
23 21
62 Расчет шихты для выплавки электростали
Вес воздуха 0,665 + 2,222 = 2,887 кг.
Объем сухого воздуха 0,466 + 1,753 = 2,219 м3.
Объем атмосферного воздуха V = 2,219 • 1,09 = 2,419 м3.
Количество влаги, вносимой воздухом (когда вес водяного
пара в 1 м3 воздуха равен 0,012 кг),
2,419-0,012 = 0,029 кг.
Количество влаги, вносимое известью,
3,002-0,002 = 0,006 кг.
Всего влаги
0,029 + 0,006 = 0,035 кг.
Допустим, водяной пар будет восстановлен окисью углерода.
При этом образуется водорода
0,035— = 0,004 кг,
18
потребуется окиси углерода
0,035 — = 0,054 кг,
18
образуется углекислого газа
0,054 — = 0,085 кг.
28
При разложении извести выделяется углекислого газа
3,002-0,002 = 0,006 кг.
При нагреве плавикового шпата выделяется
0,600-0,003 = 0,002 кг СО2.
При раскислении углеродом образуется 0,021 кг СО.
При образовании сернистого кальция из серы в шлакообра-
зующих образуется 0,009 кг СО.
Кокс выделяет летучих 0,250-0,05 = 0,013 кг.
Сводная таблица газов II периода
кг %
Окись углерода (0,7214-0,0214-0,009—0,054)....... 0,697 21,65
Углекислый газ (0,0854-0,002ф-0,006)............. 0,093 2,89
Водород............................. ............ 0,004 0,12
Азот ............................................ 2,222 69,01
Фтористый кремний ............................... 0,190 5,93
Летучие кокса 0,250-0,05 ........................ 0,013 0,40
3,219 100,00
Расчет шихты для выплавки в дуговой электропечи
63
Материальный баланс II периода
Израсходовано, кг:
Металла I периода . . 96,561
Извести............3,002
Плавикового шпата . . 0,600
Песка ........ 0,416
Кокса..............0,250
Ферросилиция 45%-но-
го ................ 0,544
Феррохрома.........2,100
Ферросилиция 75%-но-
го .............. 0,208
Алюминия ...........0,137
Электродов .........0,140
Шлака I периода . . . 0,302
Магнезитохромита сво-
да .............. 0,030
Магнезита из футеров-
ки .............. 0,450
Шамотного боя . . . 0,600
Ферромарганца .... 0,245
Воздуха (2,887+0,029) 2,916
Невязка............ 0,020(0,02%)
Получено, кг:
Металла . . . 99,615
Шлака : . . . 5,687
Газов.......... 3,219
Итого . 108,521
Итого . . 108,521
Материальный баланс плавки
Израсходовано, кг
Получено, кг
Железного лома..... 98,200
Ферромарганца....... 0,245
Ферросилиция 45%-ного . . 0,544
Ферросилиция 75%-ного . . 0,208
Феррохрома ................ 2,100
Алюминия .................. 0,137
Электродов.......... 0,700
Кокса (1,800+0,250) ... 2,050
Извести ................... 8,112
Плавикового шпата .... 0,600
Песка ..................... 0,416
Железной руды....... 1,000
Магнезита ............... 1,500
Магнезитохромита .... 0,200
Шамотного боя....... 1,845
Газообразного кислорода . . 2,207
Воздуха .................. 10,991
Металла ............ 99,615
Скачено шлака I пери-
ода (3,567+6,049—
—0,302) ............. 9,314
Шлака II периода . . 5,687
Улет железа .... 2,360
Газов....... 13,874
Невязка ............ 0,205
(0,16%)
Итого . . 131,055
Итого . . 131,055
64
Расчет шихты для выплавки электростали
Тепловой баланс плавки весом 60 тп (на свежей шихте)
Ниже приведена продолжительность операций и всей плавки,
час.-мин.:
Заправка ......................0- -30
Завалка .......................0—10
Плавление......................2—00
Окислительный период...........0—40
Скачивание шлака...............0—10
Восстановительный период . . . 1—30
Всего.......5—00
Приход тепла
Тепло, вносимое материалами
Расчет тепла, вносимого материалами, приведен в табл. 44.
Для определения расхода материалов цифры материального
баланса увеличены в 600 раз.
Тепло, вносимое материалами
Таблица 44
Темпера- Теплоем- Тсплосо-
Материал Количество, кг тура кость держание
°C ккал;кг. °C ккал
Железный лом 98,2.600 = 58920 20 0,11 129756
Ферромарганец 0,245-600 = 147 20 0,162 476
Ферросилиций 75%-ный 0,208-600= 125 20 0,178 445
Ферросилиций 45%-ный 0,544-600 = 326 20 0,12 782
Феррохром ...... 2,1-600 = 1260 400 0,135 68040
Алюминий . ... 0,137-600 = 82 20 0,214 351
Электроды 0,7-600 = 420 450 0,36 68040
Известь 8,112-600= 4867 20 0,174 16937
Плавиковый шпат . . . 0,600-600= 360 20 0,214 1541
Песок 0,416-600= 250 20 0,184 918
Железная руда 1,0-600 = 600 500 0,24 72000
Магнезит заправки . . . 1,5-600 = 900 20 0,238 4284
Магнезитохромит свода 0,2-600= 120 600 0,22 15840
Шамотный бой 1,845-600= 1107 20 0,205 4539
Газообразный кислород 2,207-600 = 1324 20 0,315 8341
Воздух 10,991-600 = 6595 20 0,23 30337
Кокс 2,05-600= 123 20 0,205 504
Всего . . . . 423131
Теплоемкость воздуха определена по формуле
= (6,58 + 0,000530- = 0,23 ккал/кг.
Теплоемкости других материалов взяты из таблиц [6, 7].
Расчет шихты для выплавки в дуговой электропечи
65
Тепло, полученное от экзотермических
реакций
Окисление углерода электродов и кокса:
до углекислого газа окисляется
0,274-600 = 164,4 кг С,
при этом выделяется тепла
8137-164,4= 1-337-723 ккал
до окиси углерода окисляется
(0,64 + 0,138 + 0,171)-600 = 569,4 кг,
при этом выделяется
2452 - 569,4= 1-396-169 ккал.
Окисление кремния происходит по реакции
Si + 2FeO = SiO2 + 2Fe; Д H = — 75790 кал,
или на 1 кг Si — 2707 ккал.
При окислении
600(0,206+ 0,089+ 0,018) = 0,313-600 = 187,8 кг Si
выделилось 2707 • 187,8 = 508375 ккал.
Окисление марганца происходит по реакции
Мп + FeO = MnO + Fe; Д Н = — 28600 кал,
или на 1 кг Мп — 520 ккал.
При окислении
(0,147+ 0,032)-600 = 0,179-600= 107,4 кг Мп
выделилось 520-107,4 = 55848 ккал.
Окисление фосфора происходит по реакции
2Р + 5FeO = Р2ОБ + 5Fe; Д Н = — 35835 кал,
или на 1 кг Р — 578 ккал.
При окислении
(0,029+ 0,010)-600 = 0,039-600 = 23,4 кг Р
выделилось 578-23,4 = 13525 ккал.
Окисление железа происходит по реакции
A Fe + О2 = — Fe2O3; Д Н = — 130133 кал,
3 3
пли на 1 кг Fe— 1742 ккал.
При окислении
1,71 -600 = 1026 кг Fe до Fe2O3
выделилось 1742-1026 = 1787292 ккал.
5 Ф. П. Еднсрал и А. Ф. Филиппов
66
Расчет шихты для выплавки электростали
При окислении железа по реакции
2Fe + О2 = 2FeO; Д Н = — 129000 кал,
или на 1 кг Fe—1151 ккал.
При окислении
(1,943-0,12 + 1,854 + 0,009 + 0,252 + 0,041)-600 =
= 2,389-600 = 1433,4 кг Fe до FeO
выделилось 1151 • 1433,4 = 1649843 ккал.
Окисление алюминия происходит по реакции
2А1 + 3FeO = 3Fe + А12О3; Д Н = — 188050 кал,
или на 1 кг А1 — 3482 ккал.
При окислении
0,006-600 = 3,6 кг А1
выделилось 3482-3,6 = 12535 ккал.
Окисление кремния кислородом воздуха происходит по реак
ции
Si + О2 = SiO2; Д Н = — 206000 кал,
или на 1 кг Si — 3433 ккал.
При окислении
0,125-600 = 75 кг Si
выделилось 3856 • 73,2 = 282259 ккал.
Окисление алюминия кислородом воздуха происходит по ре
акции
2А1 + 1 у О2 = А12О3; Д Н = — 393300 кал,
или на 1 кг А1 — 3856 ккал.
При окислении
0,122-600 = 73,2 кг А1
выделилось 3856 • 73,2 = 282259 ккал.
Тепло от реакций шлакообразования
2СаО + SiO2 = (СаО)2 • SiO2; Д Н = — 33200 кал,
или на 1 кг SiO2 — 553 ккал.
В шлаках содержится
(1,018-0,7 + 1,043-0,95 + 1,153)-600 = 2,816-600 =
= 1689,6 кг SiO2,
Расчет шихты для выплавки в дуговой электропечи
67
шлакование которых даст
553-1689,6 = 934349 ккал.
4СаО + Р2ОВ = (СаО)4 • Р2О8; ДН = —160700 кал,
или на 1 кг Р— 1131 ккал.
В шлаках содержится
(0,072-0,7 + 0,048-0,95)-600 = 0,096-600 = 57,6 кг Р2О8,
шлакование которых даст 1131 -57,6 = 65146 ккал.
При науглероживании выделяется 425 ккал на 1 кг
углерода.
Из кокса перешло в металл 1,08-600 = 648 кг С, при этом
выделилось 425 • 648 = 275400 ккал.
Всего экзотермические реакции дадут
13337723 + 1396169 + 508375 + 55848 + 13525 + 1787292 +
4- 1649843 + 12535 4- 257460 + 282259 + 934349 + 65146 +
+ 275400 = 8575924 ккал.
Общий приход тепла (без электроэнергии)
423131 + 8575924 = 8999055 ккал.
Расход тепла
Теплосодержание металла
Вес выпущенного металла 99,615-600 = 59769 кг.
Температура плавления стали ШХ15 примерно 1450°, температу-
ра металла при выпуске 1600°. Для нагрева металла до темпе-
ратуры выпуска требуется
59769 [0,167 • 1450 + 68 + 0,2 (1600 — 1450)] = 59769 - 340 =
= 20321460 ккал.
Здесь 0,167 — теплоемкость стали до температуры плавления,
ккал/кг -°C; 68 — скрытая теплота плавления стали, ккал/кг-,
0,2 — теплоемкость жидкой стали, ккал!кг -°C.
Теплосодержание шлака периода плавления
Скачено шлака по расплавлении 3,567-600 = 2140 кг, темпе-
ратура шлака 1500°, теплоемкость основного шлака ClQ =
= 0,175 + 0,00007 t.
Для температуры 1500° теплоемкость равна 0,28 ккал)кг-°С.
Скрытая теплота плавления шлака 50 кал!кг.
Жидкий шлак при скачивании его из печи содержит
2140 (0,280- 1500 + 50) = 2140-470 = 1 005 800 ккал.
б*
68
Расчет шихты для выплавки электростали
Теплосодержание шлака окислительного
периода
Скачено окислительного шлака 6,049-0,95-600 = 3448 кг.
Температура шлака 1670°, теплоемкость С — 0,175 + 0,00007 X
X 1670 = 0,292 ккал/кг‘°C.
Окислительный шлак при скачивании из печи содержит
3448(0,292-1670 + 50) = 1853645 ккал.
Теплосодержание шлака восстановительного
периода
Вес шлака 5,687- 600 = 3412 кг; температура шлака 1650°,
теплоемкость —0,290 ккал!кг -°C.
Восстановительный шлак при выпуске из печи содержит
3412(0,290-1650 + 50) = 1801540 ккал.
Всего со шлаком уносится тепла
1005800 + 1853645 + 1801540 = 4660985 ккал.
Потери тепла с уходящими газами
(физическое тепло)
Средняя температура газов 1200°; потери тепла с отходящи-
ми газами рассчитаны в табл. 45.
Таблица 45
Потери тепла с отходящими газами
Газ Объем, м3 Теплосодержание 1 м3 газа при 1200° С, ккал Теплосодержание газа ккал
со со2 N2 '> ' 3 \ 22 4 '•'" з 2,873-600-—— = 1379 28 22,4 //"Ч 2,235-600-——= 683 44 22 4 ' *' 8,422-600-—— = 4041 28 411,89[6] 651,79 411,89 f 568000 445170 1664450
Всего . . . . 2677620,
Расход тепла на эндотермические реакции
Обезуглероживание металла происходит по реакции
(FeO) + [С] = [Fe] + СО; Д Н = 17910 ккал,
или 1642 ккал на 1 кг С.
Расчет шихты для выплавки в дуговой электропечи 69
Выгорело углерода
0,600-600 = 360,0 кг,
для чего потребовалось тепла 1642 - 360 = 591120 ккал.
Разложение углекислого кальция происходит по реакции
СаСО3 = СаО + СО2; — 43920 кал,
или 998 ккал на 1 кг СО2.
При разложении выделилось
600-(0,010+0,006 +0,002) = 600-0,018= 10,8 кг СО2,
на что требуется тепла 998-10,8 = 10778 ккал.
Разложение Са(ОН)2 происходит по реакции
Са(ОН)2 = СаО + Н2О; А// = 15615 кал,
или 867 ккал на 1 кг Н2О.
Содержание влаги в извести
600-(0,010 + 0,006) = 600-0,016 = 9,6 кг.
Разложение гидрата окиси кальция требует тепла
867 -9,6 = 7317 ккал.
Нагрев и испарение влаги, внесенной рудой и воздухом:
Нагрев одного моля воды от 0 до 100° требует 18-1-100=1800 кал
Скрытая теплота испарения ........... 18-536=9648 кал
Нагрев пара до 1200° требует.........(8,24+0,000832-1200)-1200=
= 11085 кал
2 = 22533 кал
или на 1 кг воды приходится
22533 :18 = 1252 ккал.
На нагрев и испарение 600 • (0,007 + 0,08 + 0,029) = 600 X
ХОД 16 = 69,6 кг воды необходимо
1252-69,6 = 87139 ккал.
Десульфурация металла проходит по реакции
FeS Д- СаО + С = Fe + СО + CaS; А Н = 36390 кал,
или 513 ккал на 1 кг CaS.
В восстановительном шлаке содержится 600-0,052 =
«= 31,2 кг CaS, образование сернистого кальция требует тепла
513-31,2= 16006 ккал.
Расход тепла на эндотермические реакции
591120 + 10778 + 7317 + 87139 + 16006 = 712360 ккал.
70
Расчет шихты для выплавки электростали
Потери тепла с охлаждающей водой
Расход воды 20 мг!час-, разность температур уходящей и по-
ступающей воды А/ = 18°.
Тогда
Q = q Д t-C^ -т = 30 • 1000 -18-1 -5,00 = 2700000 ккал.
где q — расход воды, л;
т — время, час.
Потери тепла излучением через открытое
окно [8]
Расчет ведем по формуле
Q = 4,96-s-F-т 17-^И—V— ккал, (1)
L\ wo ! V юс / J
где 4,96—коэффициент излучения абсолютно черного тела;
F — площадь излучающего отверстия, лг2 (0,65 лг2);
Ф — коэффициент диафрагмирования, учитывающий
размеры излучающей поверхности и толщину стен
(при толщине стен 345 мм принимаем <р = 0,65);
7\п — абсолютная температура окружающего простран-
ства 288° К;
т — продолжительность работы с открытым окном, час.;
При заправке .................................30 мин.
» плавлении.................................20 »
В окислительный период........................40 »
» восстановительный период ...................30 »
7’п —абсолютная температура печи, °К:
При заправке ................................... 1443
» плавлении .................................. 1613
В окислительный период......................... 1773
» восстановительный период .................... 1823
Потери через открытое окно составят
45355 + 47272 + 137938 + 115735 = 346300 ккал.
Потери те п л а открытой печью и с 1 • д • м
во время загрузки шихты бадьей
При загрузке шихты рабочее пространство печи остается от-
крытым в течение 5 мин., а свод — 10 мин.
Средняя температура стен за время загрузки 950°, средняя
температура свода 900°. Площадь теплоотдающей поверхности
свода 20,0 м2, площадь теплоотдающей.поверхности печи 18 м2-
Потери на излучение кладкой печи
лол ю 5 Г/ I223 V / 288 \4] 1С,ооп
Qj. = 4,96 -18------- — ------ = 164990 ккал\
60 Ц 100 / 100 / J
Расчет шихты для выплавки в дуговой электропечи
71
потери на излучение кладкой свода
„ лас on 10 [ / 1173 \4 / 288 VI Qimm
09 = 4,96-20--------------|—(------- | = 311900 ккал.
2 60 Ц 100 / \ 100 / J
Потери тепла кладкой свода через конвекцию определяем по
формуле
Q3 = 2,2-t-F(/k — tB)- — ккал, (2)
где /к — температура кладки свода;
tB-—температура воздуха.
Q3= 2,2 • -30-885 ^900— 15 = 34390 ккал.
Таким образом, потери за время загрузки сверху составят
164990 -1-311900 + 34390 = 511280 ккал.
Потери тепла поверхностью печи
(стены и свод в начале кампании)
Элементы поверхности и их средняя температура
Боковая поверхность кожуха . .
Наружная поверхность свода . .
Поверхность днища...............
Площадь Средняя тем-
л2 пература, °C
46,0 180
21,4 225
24,0 130
Продолжительность плавки 5 час.
лучением находим по формуле (1):
00 мин. Потери тепла из-
(^ = 4,96.5,0146- +21.4 Ff-^У-
1 юо ) \ юо I J 1л юо /
_ /_Му] + 24 Гр-У— ]| = 4,96-5,0-33260 =
\ юо ) J К юо / \ юо / JJ
= 824850 ккал.
Потери тепла конвекцией находим по формуле (2), откуда
& = 2,2 -5,0 [46(180 — 15)• р80—15 + 21,4(225 — 15)X
X jZ225— 15 + 24(130 — 15)-jZ 130—15] =
= 2,2-5,0-53930 = 593230 ккал.
Суммарная потеря тепла наружной поверхностью печи
824850 + 593230 = 1418080 ккал.
Потери тепла электродами во время завалки
Средняя температура поверхности нижних концов электродов
1100°, длина их 3,0 м, длительность излучения 10 мин. (время за-
валки) .
72
Расчет шихты для выплавки электростали
Потери тепла излучением для 3 электродов диаметром 500 мм
составят
Qi = 4,96-0,166-3.14-0,5-3-3 =411370 ккал.
Ц 100 / И00 / 1
Потери тепла конвекцией
Q2 = 2,2-0,166-4,710-3(1100— 15)- j/" 1100—15 =32070 ккал.
Суммарная потеря тепла электродами
411370 4- 32070 = 443440 ккал.
Расход тепла за исключением потерь в трансформаторе и то-
коведущих устройствах
20321460 + 4660985 + 2677620 + 712360 4- 2700000 +
+ 346300 + 511280 + 1418080 443440 = 33791525 ккал.
Требуется ввести тепла электрической энергией
33791525 — 8999055 = 24792470 ккал.
Потери в трансформаторе и токоведущих устройствах со-
ставляют 8% от подводимой мощности. С учетом потерь элек-
трической энергией следует ввести тепла:
24792470 : 0,92 = 26948335 ккал.
Электрические потери 26948335 — 24792470 = 2155885 ккал.
Общий расход тепла 33791525 + 2155885 = 35947410 ккал.
Расход электроэнергии 24792470 : 860 = 28829 квт-ч.
Расход электроэнергии на 1 т жидкого металла составит
оооол 99,615-600 .оо о
28829 : —-------------------= 482,3 квт-ч-,
1000
при выходе годных слитков из жидкого металла, равном 0,95,
расход электроэнергии на 1 т годных слитков составит
482,3 :0,95 = 508 квт-ч.
Тепловой баланс плавки в печи, загружаемой бадьями,
работающей с садкой 60 т
Приход тепла
ккал
От электроэнергии ..................... 26948335
Физическое тепло материалов.............. 423131
От экзотермических реакций................ 8575924
%
74,97
1,18
23,85
Всего . . . . 35947390 100,00
Расчет шихты для выплавки трансформаторной стали в дуговой печи 73
Расход тепла
ккал %
С выпущенной сталью 20321460 56,53
Тепло шлаков 4660985 12,98
На эндотермические реакции 712360 1,98
С уходящими газами 2677620 7,45
С охлаждающей водой 2700000 7,51
Потери через открытое окно 346300 0,96
Потери кладкой во время загрузки бадьей . 511280 1,42
Потери поверхностью печи 1418080 3,94
Потери электродами 443440 1,23
Потери в трансформаторе и токоподводе 2155865 6,00
Всего . . . . 35947390 100,00
2. РАСЧЕТ ШИХТЫ
ДЛЯ ВЫПЛАВКИ ТРАНСФОРМАТОРНОЙ СТАЛИ
В ДУГОВОЙ ПЕЧИ С ПРИМЕНЕНИЕМ КИСЛОРОДА
Для производства холоднокатаного листа трансформаторная
сталь марки ЭЗ должна иметь следующий химический состав:
<0,05% С; 2,9—3,3% Si; <0,15% Мп; <0,005% S;< 0,015% Р;
Сг —сл.; < 0,15% Ni; < 0,15% Си; Fe —ост.
Состав шихты: 1) тяжеловесная металлическая шихта —
50%; 2) средняя и легковесная шихта — 50%; 3) электродный
бой.
Данные о химическом составе шихтовых материалов приве-
дены в табл. 46; химический состав, ферросилиция и раскислите-
лей— в табл. 47; данные о составе шлакообразующих и запра-
вочных материалов — в табл. 48.
Данные о весовом количестве элементов, вносимых шихтовы-
ми материалами, приведены в табл. 49
Для ранней наводки окислительного шлака в завалку одно-
временно с металлической шихтой даётся расчетное количество
железной руды и извести.
Условно (для удобства расчета) разбиваем всю плавку на
3 периода:
I период — от начала плавления до продувки ванны
кислородом;
II период — продувка ванны кислородом;
III период — восстановительный период плавки.
74
Расчет шихты для выплавки электростали
Таблица 46
Состав шихтовых материалов
Состав, %
Составляющие шихты С Si Мп р S зола Fe
Тяжеловесная шихта 0,35 0,30 0,30 0,030 0,030 Ост.
Средне- и легковесная шихта 0,20 0,30 0,40 0,040 0,040 — »
Электродный бой 99,0 — — — — 1,о —
Таблица 47
Состав ферросилиция и раскислителей
Состав, %
Наименование
Si
Мп
А1
зола
ле-
ту-
чие
вла-
га
Fe
Ферросилиций Си75 . .
Алюминий АЧ1 . . . .
Древесный уголь . . .
0,10
74,0
84,5
0,40
1,5
98,0
0,02
0,03
0,5
2,5
10,0
2,5
23,95
2
С
Р
S
Таблица 48
Состав шлакообразующих и заправочных материалов
Состав, %
Наименование материалов
О
О
о
5
О
ьл
S
О
с
Ь.
О
о
Известь свежеобож-
женная .............
Железная руда . .
Плавиковый шпат .
Динас ............
Магнезит..........
Блоки стен ....
Зола электродов
Зола древесного уг-
ля .................
92,0
1,5
0,40
0,60
2,9
27,5
11,8
3,3
1,50
92,0
63,0
0,5
2,5
7,6
3,1
97,0
3,3
3,5
56,5
1,0
3,60
0,2
0,75
0,80
3,0
31,7
0,60
85
0,8
1,3
1,0
2,5
95,0
0,10
0,15
0,20
0,30
0,20
0,65
0,10
0,20
6,56
53,8
21,54
FeO
18,10
1. На Верх-Исетском металлургическом
кристаллического строения — « недожог» — с
заводе приме-
содержанием
Примечания.
няется известь
СаО = 65—67%. Такая известь мгновенно растрескивается и позволяет быстро
наводить шлак. Благодаря выделению СО2 шлак получается пенистым.
2. Электродный бой дается нз расчета получения в шихте 0,30—0,45%С
Расчет ведем на 100 кг шихты.
Расчет шихты для выплавки трансформаторной стали в дуговой печи 75
Таблица 49
Количество элементов, вносимых шихтовыми материалами
Наименование Вес, кг Вносится элементов, кг
с Si Мп Р S Fe
Тяжеловесная шихта . . 49,85 0,175 0,150 0,150 0,015 0,015 49,345
Средне- и легковесная шихта 49,85 0,10 0,150 0,20 0,020 0,020 49,360
Электродный бой .... 0,30* 0,178 — — — — —
Итого . . . . . 100,00 0,453 0,30 0,35 0,035 0,035 98,705
* Усвоение электродного боя принимаем 60%.
I период плавки
Во время плавления окисляются следующие элементы:
Углерод. Одновременно с обезуглероживанием металла
железной рудой происходит процесс науглероживания его угле-
родом электродов. Считаем, что суммарно содержание углерода
в металле за время расплавления снижается на 0,15%- Остается
в металле 0,453—0,150 = 0,303 кг.
Кремний. Окисляется 70% Si, т. е. 0,210 кг. 50% окислив-
шегося кремния теряется с газами, т. е. 0,105 кг, а 50% перехо-
дит в шлак. Остается в металле 0,300—0,210 = 0,09 кг.
Марганец. Принимаем, что в I период марганец окисляет-
ся на 60%, т. е. 0,21 кг. 20% окислившегося марганца теряется
с газами, т. е. 0,042 кг, а 80% переходит в шлак, т. е. 0,168 кг.
Остается в металле 0,35—0,21 =0,14 кг.
Фосфор. В первый период 70% фосфора переходит в шлак,
т. е. 0,0245 кг. Остается в металле 0,0105 кг.
Сера. Можно принять, что в этот период сера не удаляется.
Железо. Считаем, что в I период окисляется 2% железа,
т. е. 98,705-0,02 = 1,974 кг. Остается в металле 98,705—1,974 =
= 96,731 кг.
Можно считать, что 90% окисляющегося железа улетучи-
вается в зоне электрических дуг, а 10% переходит в шлак. Для
распределения железа между FeO и Fe2O3 задаемся отношением
1'еО
—---- = 2 -т- 4, т. е. из 10% железа 7,5% окисляется до FeO
I'CjOs
и 2,5% до Ре20з. Таким образом, в шлак переходит 0,197 кг же-
леза, из них до FeO окисляется 0,147 кг, до Ре20з— 0,050 кг.
Испаряется в зоне электрических дуг 1,777 кг железа.
76
Расчет шихты для выплавки электростали
Образование шлака в I период
Вес шлака I периода. Подлежит удалению со шлаком
0,0245% фосфора. Удаление фосфора при нарастающей темпе-
ратуре металла происходит параллельно с обезуглероживанием
и достигается с помощью частого обновления шлака.
Принимаем среднее содержание Р2О5 в шлаке равным 0,80%.
Отсюда вес шлака I периода будет
0,0245 142
---- -------100 = 7,01 кг.
0,80 62
Поступает в шлак из металла, кг-.
SiO2 . . . 0,105-60 . —- =0,2250 28
МпО . . 0,168-71 . ————- =0,2170 55
Р2О6 . . 0,0245-142 62 “ 0,0562
FeO . . . 0,147-72 . =0,1890 56
Fe2Os . . 0,050-160 . =0,0714 112
Итого 0,7586 кг
Поступает в шлак из динасового свода.
Расход динасового кирпича на 1 т стали по заводским дан-
ным можно принять 4,9 кг или 0,49 кг/100 кг шихты.
В I период расходуется 40% этого количества (0,196 кг).
Динас свода внесет, кг:
Sio2 • • 100 ~ 0,1912
0,196-1,3
0,00255
100 —
AI2O3 0,196-0,75
100 — 0,00147
0,196-0,6
СаО . . 0,00118
Итого 0,1934 кг
Поступает вшлак из подины и откосов печи.
Принимаем, что расход магнезитового порошка для заправки
составляет 12 кг/т и что весь магнезит за плавку перейдет в
шлак. На 100 кг шихты приходится 1,2 кг магнезитового порош-
ка. За I период в шлак перейдет 0,5 кг магнезита (~40%).
Расчет шихты для выплавки трансформаторной стали в дуговой печи 77
Магнезитовый порошок внесет, кг:
SiO2 . . 0,5-3,3 —— = 0,0165 100 о,5-1,0
Fe2O3- . —- — = 0,0050 100
А12Оз. • 0,5-0,8 — = 0,0040 100
СаО . . 0,5-2,9 100 -0’0145
MgO . . 0,5-92 = 0,4600 100
Итого 0,5000 кг.
Поступает в шлак из блоков стен
Стены печей большой емкости выгорают на 200 мм за кампанию.
Удельный вес футеровки стен, состоящей из 50% магнезита
и 50% доломита, — 2,3 т/м3. Вес выгоревшей футеровки равен
G = 2,3-1,75-3,14(4,82 — 4,42) • -^- = 11,6 т.
По опыту передовых заводов, примем стойкость стен 200 плавок.
Расход футеровки на плавку составит
11,6:200 = 0,058 т.
На 100 кг шихты на плавку расходуется 0,116 кг футеровки.
За I период в шлак переходит 40% футеровки:
0,116-40 пп.„.
—------ = 0,0464 кг.
Футеровка стен вносит, кг:
' SiO2 . .. 0,0464-3,5 100 = 0,00162
Fe2O3 . . 0,0464-2,5 100 = 0,00116
А12ОЗ . . 0,0464-3,0 100 = 0,00139
МпО . . 0,0464-0,5 100 = 0,00023
СаО . . 0,0464-27,5 100 = 0,01276
MgO . . 0,0464-63 = 0,02923
100
Итого 0,0464 кг
78
Расчет шихты для выплавки электростали
Поступаетв шлак из золы электродов.
Расход электродов на 1 т стали составляет 7,0 кг. По перио-
дам плавки расход электродов примерно пропорционален рас-
ходу электроэнергии.
Считаем, что в I период расходуется 60%, т. е. 0,7-0,6 =
= 0,42 кг электродов. Это количество (0,42 кг) электродов вне-
сет золы 0,42-0,01 = 0,0042 кг. Электродный бой внесет золы
0,003 кг. Всего золы электродов 0,003 + 0,0042 = 0,0072 кг.
Зола электродов внесет составляющих, кг:
SiO2 . . 0,0072-56,5 — — = 0,00407 100
A12Os . . 0,0072-31,7 — = 0,00228 100
СаО . . 0,0072-11,8 — = 0,00085 100
Итого 0,00720 кг
Потребность в руде. Источником кислорода для окисления
элементов в I периоде является закись железа, получающаяся
из окиси железа руды по реакции
Fe2O3 + Fe = 3FeO.
Количество FeO, потребное для окисления
примесей (табл. 50)
Таблица 50
Количество закиси железа, потребное для окисления примесей
Элемент Окисляет- ся, кг Химическое уравнение Расход на еди- ницу элемента Потребное количество закиси желе за кг
с 0,15 FeO -4- С = Fe 4- СО 72:12=6 0,15-6=0,90
Si 0,21 2FeO 4- Si = 2Fe 4- SiO2 144:28=5,1 0,21-5,1=1,07
Мп 0,21 FeO 4- Mn = Fe 4 MnO 72:55=1,3 0,21-1,3=0,273
Р 0,0245 5FeO 4- 2P = 5Fe 4- P2O5 360:62=5,8 0,0245-5,8=0,14
Итого: 0,5945 — — 2,383 кг
Для образования 2,383 кг FeO требуется РегО3:
2,383-160 ,
--------- = 1,765 кг.
216
Требуется железа 2,383—1,765 = 0,618 кг.
Расчет шихты для выплавки трансформаторной стали в дуговой печи 79
Количество закиси железа, необходимое для
поддержания в шлаке
определенной концентрации этого окисла
По экспериментальным данным концентрация кислорода в
металле, которая обеспечила бы окислительный процесс при
содержании углерода в конце периода 0,303% С и основности
шлака ~3 составляет 0,03% (или 0,135% FeO).
Активность закиси железа в шлаке должна быть равна
G(Fo) = -m=^-0,13.
<Fe0) 0,23 0,23
где 0,23 — предел растворимости (концентрация насыщения)
кислорода в металле при температуре 1600°.
Рис. 3 Влияние состава шлака на активность закиси
железа в нем
Из тройной диаграммы рис. 3 находим состав окислитель-
ного шлака в молярных процентах.
Для O(FeO) = 0,13 и основности шлака 3,0
FeO = 7,0;
СаО + MgO + МпО = 70,0;
SiO2 + А12О3 + ^-Fe2O3 + 2Р2О6 = 23,0
100,0
so
Расчет шихты для выплавки электростали
Для пересчета состава шлака из молярных процентов в весо-
вые принимаем средний молекулярный вес основных окислов
равным молекулярному весу окиси кальция и средний моле-
кулярный вес кислотных окислов — молекулярному весу кремне-
зема.
Состав шлака в весовых процентах:
Молярный Молярные
процент доли
FeO .................................... 7,0 0,07
СаО-ф-MgO-ф МпО......................... 70,0 0,70
SiO-2 -ф- А12О3 -ф- —— Fe2O3 -ф- 2Р2О5 23,0 0,23
100,0 1,00
,, Количество окислов
Количество окислов на 100 г шлака
(е) в 1 моле шлака 11ли весовой процент
FeO.................................. 0,07 - 72 = 5,04 5,04 : 0,580 = 8,69
СаО 4-MgO 4.МпО..................... 0,70 - 56 = 39,20 39,20 : 0,580 = 67,54
SiO2-ф-—- А12О3-ф-— Fe2O3-ф 2Р2О5 0,23 - 60=13,80 13,80 : 0,580 = 23,77
Итого........ 58,04
100,00
7,01-8,69 п слл т-
—-----!— = 0,609 кг FeO.
100
7,01 кг шлака должны содержать
Окисление железа дает 0,189 кг.
Остальная закись железа в количестве 0,609—0,189 = 0,420 кг
получается из руды,
на что требуется
= 0,109 кг железа.
°’420'16 = 0,311 кг Fe2O3 и 0,420—0,311 =
216
Количество закиси железа, образующей
раствор в жидкой стали
Согласно опытным данным, требуемое содержание закиси
железа в металле составляет 0,135%- Содержание закиси желе-
за, растворенной в металле, определяем по эмпирической при-
ближенной формуле Феттерса и Чипмана:
[ % С] • [ % FeO] = 0,0124-4- 0,05 • [ % С]* * 140
* Fetters a. Chipman. Trans. Amer. Inst. Min. a. Met Eng.
140 (1940), 145 (1941).
Расчет шихты для выплавки трансформаторной стали в дуговой печи 81
Для содержания углерода 0,303% количество закиси железа
в металле составит
WW® = 0 0915%.
0,303
Необходимо добавить 0,135—0,0915 = 0,0435% FeO.
Вес металла к концу I периода ориентировочно составит 97 кг,
следовательно, необходимо добавить
97,0 0,0435 „ „ .оо „ „
---------= 0,0422 кг FeO.
100
На это потребуется
0,0422- = о,О313 кг Fe2O3 и
216 г
0,0422 — 0,0313 = 0,0109 кг железа.
Суммарная потребность в окиси железа
1,765 + 0,311 + 0,0313 = 2,1073 кг.
Суммарная потребность в железе, идущем на образование
закиси железа
0,618 + 0,109 + 0,0109 = 0,7379 кг.
Принимая переход окиси железа в шлак 10% и 90% восста-
новление до закиси, находим требующееся количество железной
РУДЫ:
2,1073-100
----------= 2,764 кг.
90-0,85
Потребность в извести. Известно, что сумма СаО + MgO +
+ МпО в шлаке I периода должна составлять 67,54%.
Закись марганца вносится, кг:
Окисляющимся металлом.........................0,217
Из стенок ............................... 0,00023
Итого............... 0,21723 кг
Окись магния вносится, кг:
Железной рудой................... 2,764-0,015= 0,0415
Подиной и откосами............. 0,460
Стенками ............................ 0,02923
Если обозначить количество извести через х, то известь
«несет
х -0,033 = 0,033 кг MgO.
(J Ф. П. Еднерал и А. Ф. Филиппов
82
Расчет шихты для выплавки электростали
Всего вносится MgO
0,531 -j- 0,033х кг.
Окись кальция вносится, кг:
Железной рудой....................... 2,764 - 0,015 =
=0,0415
Подиной и откосами.................. 0,0145
Стенками ........................... 0,1276
Динасом свода ........................ 0,00118
Известью 0,92 х..................... 0,92 х
Итого............. 0,06994 + 0,92 х
з в е с т ь ю, кг:
4,109-92
—-------=3,7803
100
4409^3 =1дз5б
Сумма MnO + MgO + СаО = 7,01 • 0,6754 кг.
0,21723 + 0,5310 + 0,033х + 0,06994 + 0,92х = 7,01 -0,6754
0,953х = 3,9164.
Итак, потребуется извести: х = 4,109 кг.
Поступает в шлак с и
СаО.............................
MgO......................
SiO2.....................
Л12О3....................
100
^^-5 = 0,1027
100
4_d°Lb£= 0,0411
100
4,109-0,6
100
Р2О5.........................-’109'0,1 =0,0041
100
„ 4,109-0,5
Сера, влага и летучие . . . --------—----= 0,0205
Итого ........ 4,109 кг
Данные о составе и количестве шлака I периода приведены в
табл. 51.
Данные о весе и составе металла к концу I периода приведе-
ны в табл. 52.
Расчет шихты для выплавки трансформаторной стам в дуговой печи 83
84
Расчет шихты для выплавки электростали
Состав и количество металла 1 периода
Таблица 52
Элемент Поступило, кг Перешло в шлак, кг Потери с га- зами кг Итого
кг %
с 0,453 0,150 0,303 0,307
Si 0,300 0,105 0,105 0,090 0,092
Мп 0,350 0,168 0,042 0,140 0,142
S 0,035 —. — 0,035 0,0355
р FeO Fe 0,035 Из шихты 98,705 ш Восстановлено при окислении элемен- тов 2,383-—= 72 = 1,853 Расходуется на образование закиси железа из окиси 0,7379 0,0245 97-0,135 , , : =0,1310 100 — 0,0105 0,1310 0,0106 0,1330
Всего железа: 99,820 0,197 1,777 97,846 99,4129
Всего стали: — — — 98,5555 100,0
Количество газов 1 периода
При окислении углерода металла образуется окись углерода
28
в количестве 0,15 • — = 0,35 кг.
За I период расходуется 0,42 кг графитированных электро-
дов на 100 кг шихты. Сгорает электродного боя, данного в завал-
ку, 0,3-0,4 = 0,12 кг. Считаем, что углерод электродов и элек-
тродного боя окисляется кислородом воздуха следующим обра-
зом: 70% ДО1 СО и 30% ДО СО2.
С образованием окиси углерода сгорает
(0,42 + 0,12)-0,70-0,99 = 0,374 кг углерода
и образуется
0,374- — = 0,873 кг СО.
12
Расчет шихты для выплавки трансформаторной стали в дуговой печи 85
С образованием углекислого газа сгорает
0,54-0,30-0,99 = 0,16 кг углерода
и образуется
0,16- — =0,587 кг СО2.
12
Требуется кислорода для горения
(0,873 — 0,374) + (0,587 — 0,160) = 0,926 кг,
или 0,926-—2,4 = 0,648 м3.
32
Кислороду сопутствует азот:
0,926- — = 3,1 кг, или 0,648-— = 2,44 м3.
23 21
Объем воздуха составит
0,648 + 2,44 = 3,088 м3.
Вес воздуха составляет
0,926 + 3,100 = 4,026 кг.
При нагреве извести выделяется, кг:
СО2 . . . . 4,109-0,002 = 0,0082
Н2О. . . .4,109 - 0,002 = 0,0082
При нагреве руды выделяется влаги
2,764-0,0065 = 0,0180 кг.
Влага, вносимая воздухом. Допустим, что темпера-
тура воздуха + 20° С, давление 760 мм рт. ст., относительная
влажность воздуха 70%. Упругость насыщенного водяного пара
при 20° равна 17,5 мм рт. ст. Упругость водяных паров в воздухе
составит 17,5-0,7 = 12,25 мм.
Количество влажного атмосферного воздуха при температу-
ре 20° и давлении 760 мм будет равно
У = 3,088 - 273 + 20
273
----—-----= 3,088-1,08 = 3,33 м3.
760—12,25
Точка росы f при Р = 12,25 мм лежит около 14°.
Вес водяного пара в 1 м3 атмосферного воздуха
-----------------------= 0,29—=0,012 кг.
273 + Р----------------273 + 14
W = 0,29-
86
Расчет шихты для выплавки электростали
Воздух вносит с собой влаги
0,012-3,33 = 0,0400 кг.
Всего влаги
0,0082 -|- 0,0180 + 0,0400 = 0,0662 кг.
Принимаем, что водяной пар будет восстановлен окисью
углерода по реакции
Н2О 4- СО = Н2 + СО2.
При этом образуется водорода
потребуется окиси углерода
0,0662-28 П1П„
--------=0,103 кг;
18
образуется углекислого газа
0,103-44 П1СО
—-------= 0,162 кг.
28
Сводная таблица газов I периода
кг %
Окись углерода (0,350 4~ 0,873 — 0,103).............. 1,120 22,46
Углекислый газ (0,587 4-0,0082 4-0,162)............ 0,7572 15,19
Водород .............................................. 0,00735 0,14
Азот.................................................. 3,100 62,21
Всего............... 4,98455 100,0
Материальный баланс I периода
Израсходовано, кг:
Железного лома ... 99,70
Электродного боя .... 0,30
Железной руды.......... 2,764
Извести................ 4,109
Электродов............. 0,42
Динаса................. 0,196
Магнезита.............. 0,50
Блоков.................. 0,0464
Воздуха................ 4,026
Невязка................ 0,055
(0,05%)
Получено, кг:
Металла................. 98,5555
Шлака...................... 6,6526
Газа....................... 4,9845
Улет железа................ 1,777
Улет кремния............... 0,1050
Улет марганца........... 0,0420
Итого .... 112,116 кг
Итого . . . . 112,116кг
II период плавки
Данные об изменении состава металла после продувки ки-
слородом приведены в табл. 53.
Расчет шихты для выплавки трансформаторной стали в дуговой печи 87
Таблица 53
Изменение состава металла после продувки кислородом
для окисления углерода
Состав металла С Si Мп S р Fe Итого
До продувки кислоро- дом, % То же, кг После продувки кисло- родом, % 0,307 0,092 0,142 0,0355 0,0106 99,4129 100,0
0,303 0,09 0,14 0,035 0,0105 97,846 98,5555*
0,0317 Сл. 0,117 0,0317 0,0111 99,6481 100,00
То же, кг 0,03 » 0,11 0,03 0,0105 94,246 94,5575
Всего окислено, кг . . 0,273 0,09 0,03 0,005 -— 3,6 3,998
* К концу I периода в металле содержится 0,131 кг FeO.
Образование шлака II периода
Кремния выгорает 0,09 кг, с газами теряется 20%, т. е.
0,018 кг, в шлак переходит 0,072 кг.
Получится SiO2
0,072- —= 0,154 кг.
28
Окислено марганца 0,03 кг; с газами теряется 20%, т, е.
0,006 кг, в шлак переходит 0,024 кг.
Получено МпО
0,024- —= 0,031 кг.
55
Окисляется железа 3,6 кг; в шлак переходит 30%, т. е.
1,08 кг.
Образуется FeO
Остальные 2,52 кг окислившегося железа частично теряются
с газами, а частично растворяются в металле в виде FeO.
Во II период часть серы окисляется и теряется с газами.
Принимаем улет серы 0,005 кг.
Количество кислорода, необходимого
для окисления примесей
Считаем, что примеси в металле окисляются газообразным
кислородом. Определим количество кислорода, необходимого
для окисления примесей (табл.. 54).
88
Расчет шихты для выплавки электростали
Таблица 54
Потребность в кислороде
Элемент Окисляется, кг Химические уравнения Расход на еди- ницу элемента Потребное количество кислорода, кг
с 0,273 2С + О2 = 2СО 32:24=1,333 0,273-1,333=0,363
Si 0,09 Si + О2 = SiO2 32:28=1,14 0,09-1,14=0,103
Мп 0,03 2Mn 4- О2 = 2МпО 32:110=0,29 0,03-0,29=0,0087
S 0,005 S -j- О3 = SO2 32:32=1 0,005-1,0=0,0050
Fe 3,6 2Fe + q2 = 2FeO 32:112=0,286 3,6-0,286=1,030
Итого: 3,998 — — 1,5097
Усвоение кислорода ванной в среднем принимаем 60%, т. е.
требуется кислорода
1,5097 о со о со 22,4 .
-----= 2,52 кг, или 2,52---------= 1,764 м3.
0,60 32
На 100 кг шихты расход кислорода составит 1,789 ж3.
Удельный расход кислорода составит 17,89 m3Jt.
Удельный расход кислорода на заводах по многочисленным
опубликованным данным находится в пределах 17—22 м3/т.
Из свода 'поступает в шлак.
Считаем, что во II период 30% сгоревшей футеровки свода
переходит в шлак, что составит 0,49-0,3=0,147 кг, которые вне-
сут, кг;
SiO2 . . 0,147 • 97 . - =0,1426 100
Fe2O3 . . . 0,147 • 1,3 . — — = 0,0019 100
Л12ОЗ . . . 0,147 - 0,75 . — — = 0,0011 100
СаО ... . 0,147 • 0,6 . — — = 0,0009 100
Итого 0,1465 кг
Из подины и откосов поступает в шлак.
Принимаем, что за II период в шлак переходит 0,375 кг маг-
незита, которые внесут, кг;
Расчет шихты для выплавки трансформаторной стали в дуговой печи 89
0,375 3,3
SiO2 . • . • —’ = 0,01237 100
Fe2O3 . . . 0,375 • 1,0 — — = 0,00375 100 0,375 • 0,8
А120з . . . —1 — = 0,00300 100
СаО ... . 0,375 2,9 —! — = 0,01088 100
MgO . . . 0,375 92 — = 0,34500 100
Итого 0,37500 кг
Из футеровки Считаем, что 30% переходит в шлак во 0,116-0,3 =0,0348 кг. Из футеровки стен SiO2 . . стен поступает в шлак, выгоревшей за плавку футеровки стен II период. На 100 кг шихты приходится в шлак переходит, кг: 0,0348 - 3,5 „ „„ . . —- — = 0,00122 100
Fe2O3 . 0,0348 2,5 100 = 0,00087
ai2os 0,0348 • 3,0 100 = 0,00104
MnO . . 0,0348 0,5 100 = 0,000174
СаО . . 0,0348 27,5 100 = 0,00958
MgO . 0,0348 - 63 100 = 0,021916
Ито Г о 0,034800 кг
Для поддержания достаточной основности шлака во II пе-
риод в печь задают известь в количестве 0,3 кг.
Поступает в шлак с известью, кг:
СаО.......... 0,3'92 = 0,2760
100
MgO.......... 0,3'3,3 = 0,0099
ё 100
0,3-2,5
SiO2 ..........—----— =0,0075
2 inn
90
Расчет шихты для выплавки электростали
А12О3 . - 0,3 • 1 ,0 = 0,0030
100 0,3 • 0,6 100 0,3 • 0,1
Fe2O3 . . Р2О6 . . . = 0,0018 = 0,0003
100 0,3 0,1
S . . . . = 0,0003
100
Итого . . . .0,2988кг
Остаток шлака I периода в печи составляет
6,6526 = 3,3263 кг.
100
Состав и количество шлака II периода приведены в табл. 55.
Для сравнения приводим состав шлака перед окачиванием
для дуговых печей Верх-Исетского металлургического заво-
да, %:
SiO2 А12О3 FesOa FeO СаО MgO MnO P2O6 Cr2O3
18,0 3,0 7,45 29,40 31,15 4,75 4,75 0,80 0,70
Определим равновесное содержание кислорода в металле,
находящемся под шлаком следующего состава: 39,28% СаО;
11,6% SiO2; 30,28% FeO; 11,43% MgO; 0,695 Р2О5; 2,34% MnO;
1,383% А12О3; 0,03% S при температуре 1635°.
На основании опытных данных принимаем, что содержание
кислорода в металле составляет 0,07% или 0,315% [FeO],
Считая ориентировочно вес металла к концу II периода 95 кг,
найдем требуемое содержание закиси железа в металле, рав-
0 315.95
ное • ’ — =0,299 кг. Так как металл к концу I периода со-
держал 0,131 кг [FeO], то необходимо добавить
0,299—0,131 = 0,168 кг FeO.
При продувке металла кислородом часть железа испаряется,
часть переходит в шлак в виде FeO, а часть идет на образова-
ние закиси железа в металле.
Металл получается несколько переокисленным из-за низ-
кого содержания углерода и других примесей в металле. Пере-
распределение FeO 'в металле и шлаке происходит в результате
перехода FeO из металла в шлак.
56
Итак, из 2,52 кг окислившегося железа 0,168-— =0,131 кг
Т2
потребуется для создания необходимой концентрации закиси
Расчет шихты для выплавки трансформаторной стали в дуговой печи 91
бес и состав шлака 11 периода
92
Расчет шихты для выплавки электростали
железа в металле; остальное железо, в количестве 2,52—0,131 —
= 2,389 кг, испаряется.
Расход кислорода на угар железа при продувке рассмотрен
выше.
Баланс металла II периода приведен в табл. 56.
Таблица 56
Баланс металла II периода
Элементы Было в металле, кг Перешло в шлак, кг Потеря с газами, кг Содержится в металле
кг %
с 0,303 0,273 0,03 0,0316
Si 0,090 0,072 0,018 — Следы
Мп 0,140 0,024 0,006 0,11 0,1160
S 0,035 — 0,005 0,030 0,0316
р 0,0105 — — 0,0105 0,0111
Закись 0,131 +0,168 0,2990 0,3150
железа Fe 97,8460 1,08 2,389 94,246* 99,4947
Итого: 98,5555 1,1760 2,6910 94,7255 100,00
*С учетом 0,131 кг железа, требующихся для создания необходимой концентрации
закиси железа в металле.
Количество газов II периода
При принятом коэффициенте усвоения кислорода 60% ос-
тальное количество, равное
2,52—1,5097= 1,0103 кг,
остается в атмосфере печи и окисляет углерод электродов.
При окислении углерода металла образуется окись углеро-
да в количестве
0,273 •— = 0,637 кг,
12
где 0,273 — количество окисленного углерода во II периоде.
Расход графитированных электродов за II период составля-
ет 0,7-0,25=0,175 кг. Считаем, что углерод электродов окисля-
ется кислородом, неусвоенным ванной при продувке, до СО,,
которое затем догорает до СО2.
С образованием СО2 сгорает
0,175-0,99 = 0,1732 кг углерода
Расчет шихты для выплавки трансформаторной стали в дуговой печи 93
и образуется
0,1732- — =0,635 кг СО2.
12
Требуется кислорода для горения
0,635 — 0,1732 = 0,4618 или 0,4618 = 0,323 мЛ.
32
Остается свободного кислорода в атмосфере печи
1,0103 — 0,4618 = 0,5485 кг.
Считаем, что- кислород не вносит с собой влаги (фактически
влажность кислорода менее 0,8%). При нагреве 0,3 кг извести
выделяются влага и углекислый газ, что также не учитывается.
Сводная таблица газов II периода
Окись углерода......................................
Углекислый газ......................................
Свободный кислород..................................
кг
0,637
0,635
0,5485
%
35,0
34,89
30,11
Итого . . . . 1,8205 100,00
Материальный баланс II периода
Израсходовано, кг
Металла I периода . . . 98,5555
Шлака I периода .... 3,3263
Извести............ 0,3000
Динаса свода....... 0,1470
Подины и откосов . . . 0,3750
Стен............... 0,0348
Электродов ............ 0,1750
Кислорода ............... 2,5200
Получено, кг
Металла . . . . . 94,7255
Шлака . . . . . - 5,7562
Газов .... . . . 1,8205
Улет железа В виде
FeO . . . 7 2 . . .2,389- =3,071 56
Улет кремния S-O2 . . . в виде 60 . . .0,018-—=0,0386 9R
Улет марганца в виде
МпО . . . . . 0,006-—=0,00775 55!
Улет серы в виде SO2 0,005--~=0,0100
Невязка . . . . 0,0041 кг (0,003%)
Итого . . . . 105,4336 кг
Итого
105,4336 кг
94 Расчет шихты для выплавки электростали
III период плавки
Определение количества шлака. Количество шлака опреде-
ляем исходя из задачи десульфурации. Задаемся целью удалить
из металла такое количество' серы, чтобы остаток ее не превы-
шал 0,012 кг (дальнейшее снижение содержания серы до
0,004—0,005% происходит в ковше в результате интенсивного
перемешивания жидкоподвижного высокоосновного шлака и
металла).
В конце II периода плавки металл содержал 0,030 кг серы.
Подлежит удалению 0,030 -0,012=0,018 кг. Для промышленной
печи можно принять коэффициент распределения серы между
шлаком и металлом
, = ^-«40.
[S]
Шлак должен содержать серы
(S) = Tj-fS] = 40-0,012 = 0,480%.
Отсюда количество шлака
0,018 о
---------100 = 3,/5 кг.
0,480
Шлак восстановительного- периода образуется:
1) из остатка шлака II периода; можно принять, что в печи
остается 3% шлака, т. е. 5,7562• 0,03=0,17 кг\
2) из динасового свода поступает 0,49-0,3=0,147 кг;
3) из подины и откосов поступает 0,325 кг;
4) из-стен 0,116-0,3=0,0348 кг;
0,7-0,15-1 пппшп
5) из золы электродов ----—----- =0,00105 кг.
Необходимо добавить шлаковой с-меси
3,750 —(0,17 + 0,147 + 0,325 + 0,0348 + 0,00105) = 3,0722 кг.
На основании практических данных принимаем, что в шла-
ковой смеси содержится:
85% извести, или 3,0772:0,85 = 2,6113 кг;
15% плавикового шпата, или 3,0722 - 0,15 = 0,4609 кг.
После окачивания окислительного шлака при выплавке тран-
сформаторной стали предварительно раскисляют металл алю-
минием '. Считаем, что при этом из металла восстанавливается
25% закиси железа. Кислорода в металле в конце II периода
содержится
94,7255-0,070 п
-—----------== 0,066 кг.
* На ряде заводов для предварительного раскисления используют сили-.
кокальций.
Расчет шихты для выплавки трансформаторной стали в дуговой печи 95
При раскислении алюминием связывается кислорода
0,066-0,25 = 0,01650 кг;
при этом восстанавливается железа
0,01650-—= 0,0577 кг;
16
образуется глинозема
0,01650-= 0,0351 кг;
48
расходуется алюминия
0,0351 — 0,0165 = 0,0186 кг.
Считаем, что 50% А1 окисляется кислородом воздуха. Таким
образом, количество алюминия, требующееся для предвари-
тельного раскисления, составит
0,0186 : 0,5 = 0,0372 кг.
„ 0,0372-100 „„„„„
Расход алюминия составит ----------- =0,0379 кг,
98
Алюминий внесет, кг:
М ... . 0,0379 - 0,98 = 0,0372
Fe . . . . 0,0379-0,02 = 0,0007
Итого...........0,0379 кг.
После предварительного раскисления алюминием на голое
зеркало металла для наводки нового шлака задают шлаковую
смесь из извести и плавикового шпата в количестве 2°/0 от веса
садки. Остальное количество шлаковой смеси дают по ходу вос-
становительного периода.
После наведения шлака в печь дают 75%-ный ферросили-
ций из расчета получения содержания кремния в металле 3,3%,
98*-3,3-100 л О.С Ж Л Г,-
т. е. 74 ]00 о 9 =4,85 кг ферросилиция или 4,95 кг/100 кг.
При этом 90% кремния ферросилиция усваивается металлом, а
10% переходит в шлак. После присадки кускового ферросили-
ция в металл шлак обрабатывают молотым ферросилицием. Счи-
таем, что 72% закиси железа восстанавливается, т. е.
94,7255-0.315-0,72 ПО1С
-------------------= 0,215 кг,
100
* Учитывая добавки раскислителей и легирующих, расчет ведем на 98 кг
металла.
56
Расчет шихты для выплавки электростали
Предварительный вес и состав шлака
Окисел Вносят,
шлак II периода известь плавиковый шпат динас свода подина и откосы
СаО 0.17Х Х0,386= =0,0668 2.6113Х Х0,92= =2,4024 0.4609Х X 0,004= =0,00184 0.147Х Х0,006= =0,0009 0.325Х X0,029= =0,0094
SiO2 0,0208 0,0653 0,01430 0,14260 0,0107
MgO 0,0213 0,0862 —— — 0,2990
AlgOs 0,0025 0,0261 0,0009 0,00110 0,0026
FeO 0,0508 —._ — — —
Fe2O3 0,0053 0,0157 0,0037 0,0019 0,0032
MnO 0,0042 .—_ — — —
CaF2 — — 0,4379 — —
P=O5 0,0010 0,0026 — —- —
S 0,00010 0,0026 0,0009 — —
Итого: 0,1728 2,6009 0,4595 0,1465 0,3249
102
•Образуется А1гОэ 0,0372—=0,0703 кг.
-* Окисляется 0,399 кг кремния; образуется SiO2 0,399- —— =0,855 кг.
28
56
при этом образуется железа 0,215* — =0,167 кг, расходуется
кремния 0,215 —0,04 кг, образуется кремнезема 0,04- =
=0,0857 кг.
В металле остается закиси железа 3%, т. е.
0,315-94,7255-0,03 n ппп
—--------------------------------= 0,009 кг.
100
На легирование металла идет 4,85 • 0,74,-0,90 = 3,23 кг крем-
ния, переходит в шлак 4,85 • 0,74 • 0,10 = 0,359 кг.
Расходуется на раскисление металла 0,04 кг кремния.
Таким образом, расход кремния составит
3,23 + 0,359 + 0,04 = 3,62 кг
или 3,62• = 4,89 кг 75%-ного ферросилиция.
f
,3
'Расчет шихты для выплавки трансформаторной стали в дуговой печи 97
Таблица 57
у восстановительного периода
кг
С стены зола электродов алюминий ферросилиций ме- талл ИТОГО
кг %
0.0348Х X 0,275= =0,0096 0.001Х х0,118= =0,0001 — — — 2,4910 51,50
0,0012 0,0006 —- 0.8552* —- 1,1105 22,84
0,02190 — — — — 0,4284 8,95
0,0010 0,003 0,0703* 0,1380=* — 0,2455 5,07
— — — —- — 0,0508 1,05
0,0009 — — — — 0,0307 0,65
0,0001 — — 0,0130** — 0,0173 0,36
— — — .—. — 0,4379 9,06
№ — — .— — — 0,0036 0,07
— — — — 0,018 0,0216 0,45
0,0347 0,001 0,0703 1,0060 0,018 4,8373 100,0
1 02
••Окисляется 0,073 кг алюминия; образуется А1,О, 0,0730-----= 0,1380 кг.
54
71
** Окисляется 0,0200-0,5=0,0100 кг марганца; образуется МпО 0,0100- —=0,0130 кг.
55
Считаем, что все примеси, содержащиеся в ферросилиции,
кроме алюминия и марганца, полностью переходят в металл.
Алюминий и 50% марганца окисляются и переходят в шлак.
Ферросилиций вносит элементов, кг:
Si ... . 4,89-0,74 = 3,62
С . . . . 4,89-0,001 =0,005
Мп ... 4,89 - 0,004 = 0,0200
А1 . . . . 4,89 - 0,015 = 0,073
- Р .... 4,89 - 0,0002 = 0,001
S . . . . 4,89 - 0,0003 = 0,0015
Fe . . . . 4,89 - 0,2395= 1,1695
Итого . . 4,8900 кг
Предварительный состав шлака восстановительного периода
приведен в табл. 57,
В результате реакции десульфурации
СаО ф- FeS *=□ CaS 4- FeO
7 Ф. П. Еднерал и А. Ф. Филиппов
98
Расчет шихты для выплавки электростали
образуется закиси железа
0,0216 — =0,0486 кг;
32
потребуется железа
0,0216-—= 0,0378 кг.
32
Для поддержания раскислительной способности шлака в пе-
чи в течение всего восстановительного периода задают раскисли-
тельную смесь, состоящую из извести, ферросилиция в порошке,
плавикового шпата и древесного угля. Допустим, что из шлака
углеродом древесного угля удается полностью восстановить за-
кись марганца, окись железа, пятиокись фосфора и на 80%
закись железа, т. е. из шлака будет восстановлено, кг:
FeO .... (0,0508 + 0,0486)-0,8 = 0,0795
Fe2O3 . . . 0,0307-1,0 = 0,0307
MnO .... 0,0173-1,0 = 0,0173
Р2О5 .... 0,0036-1,0 = 0,0036
Реакции восстановления этих окислов и весовое количество
продуктов, переходящих в металл, приведены в табл. 58.
Таблица 58
Восстановление окислов углеродом
Окисел Вес кг Расход углерода, кг Переходит в металл
FeO 0,0795 FeO + С = Fe + С 1 12 0,0795-—=0,0132 1 72 :о 56 0,795 •— = 0,0618 кг Fe 72
FeaOs 0,0307 Fe2O3 + ЗС = 2Fe 36 0,307 = 0,0069 160 -ЗСО 112 0,0307 - —=0,0230 кг Fe 160
MnO 0,0173 МпО + С = Мп + ( 12 0,0173 - — = 0,0029 71 :о 55 0,0173 • — =0,0134 кг Мп
Р2ОВ 0,0036 Р2О5+5С = 2Р + 60 0,0036 ’ 142 =°’0015 СО 62 0,0036 • —— = 0,002 кг Р 142
Итого 0,0245 кг
Расчет шихты для выплавки трансформаторной стали в дуговой печи 99
Так как содержание углерода в древесном угле 84,5%, то
расход древесного угля составит
0,0245 n по„
------- = 0,029 кг.
0,845
Древесный уголь внесет, кг:
С......... 0,029 0,845 = 0,0245
S......... 0,029 - 0,005= 0,0002
Золы . . . 0,029-0,025 = 0,0007
Летучие . .0,029 -0,10 =0,0029
Влага . . .0,029 - 0,025 = 0,0007
Итого . . . 0,029 кг
Считаем, что все элементы и составляющие, вносимые дре-
весным углем, переходят в шлак или испаряются.
Зола древесного угля вносит составляющих,1 кг:
SiO2 . . 0,0007 - 0,538 = 0,0004
FeO . . 0,0007 - 0,1810 = 0,0001
А12О3 . .0,0007 - 0,2154 = 0,0001
Из окислов шлака .кремний ферросилиция восстанавливает
закись железа до остаточного содержания 0,3%:
0,0508 + 0,0486 + 0,0001 — (0,0795 + 4,5643 -0,003) =
= 0,0063 кг FeO.
Остается в шлаке закиси железа
4,5643-0,003 = 0,0137 кг.
Считаем, что усвояемость кремния 50%, а остальная часть
кремния распределяется следующим образом: 8% кремния идет
для легирования металла, а остальные 42% окисляются кисло-
родом воздуха и переходят в шлак.
Восстановление закиси железа кремнием происходит по
реакции
2FeO + Si = 2Fe + SiO2.
Расход кремния
0,0063--^- = 0,0012 кг,
144
переходит в металл железа
0,0063- — =0,0049 кг,
72
1 СаО и -влагу не учитываем, поскольку количество их ничтожно мало.
7*
7
100
Расчет шихты для выплавки электростали
образуется кремнезема
0,0012 — =0,0026 кг.
28
Так как усвояемость кремния 50%, то общий расход крем-
ния составит
0,0012:0,5 = 0,0024 кг.
При этом в металл перейдет 0,0024 • 0,0002 кг и окислится
и перейдет в шлак 0,0024-0,42=0,0010 кг кремния.
Образуется SiO2
0,001 — =0,0021 кг.
28
Всего при раскислении шлака образуется S1O2
0,0026 + 0,0021 = 0,0047 кг.
Потребность в ферросилиции для раскисления шлака соста-
вит
0,0024 -10С^ = 0,0032 кг.
74
Ферросилиций вносит элементов,1 кг:
Si . . . 0,0032 - 0,74 = 0,0024
Al . . . 0,0032 - 0,015 = 0,0001
Fe . . . 0,0032 - 0,2395 = 0,0008
Суммарный расход ферросилиция для легирования и раски-
сления составит 4,89 + 0,0032 = 4,8932 кг.
Расчет ^окончательного состава и количества шлака
восстановительного периода
Около половины фтористого кальция реагирует с кремнезе-
мом по реакции
2CaF2 + SiO2 = SiF4 + 2СаО.
Фтористый кремний улетучивается.
Для образования SiF4 требуется кремнезема
одз79-бо = 0 0338 кг
2-156
—— =0,146 кг SiF4 и окиси кальция
156
Образуется ^|3--
=0,157 «г.
2 78
1 Остальные элементы
мало.
не учитываем, так как количество их ничтожно
Расчет шихты для выплавки трансформаторной стали в дуговой печи 101
В результате реакции десульфурации образуется
0,0216-—= 0,0486 кг CaS,
32
для чего требуется окиси кальция.
0,0486-—= 0,038 кг.
72
Сведения о весе и составе металла к концу восстановитель-
ного периода приведены в табл. 59, те же сведения относитель-
но шлака даны в табл. 60.
При содержании серы в металле 0,012—0,013% и закиси
железа в шлаке около 0,3% в печь задают плавиковый шпат (ес-
ли это необходимо для разжижения шлака) и небольшое коли-
чество извести и плавку выпускают в ковш. Сначала выпуска-
ют основную массу шлака, а затем металл и шлак. Это делается
с целью лучшего перемешивания металла СО' шлаком и более
полного удаления серы.
Для сравнения приводим состав шлака перед выпуском для
дуговых печей Верх-Исетского металлургического завода, %:
SiO, Л12О3 Fe20a FeO СаО MgO MnO PSOS CaF2 CaS
19,55 9,60 0,09 0,60 55,50 8,56 0,05 0,05 5,00 1,00
Принимаем расход шлаковой смеси 0,35 кг, в том числе из-
вести 0,298 кг и плавикового шпата 0,052 кг.
Известь внесет составляющих, кг:
СаО . . . MgO . . 92 Л 9Q2 f) 9741
°’298' 100 0,2741 3 3 0,298 • ~J— = 0,0098 100
SiO2 . . 2,5 0,298 loo’= 0,0074
A12O3 . . 1.0 0,298 • — = 0,0030 100
F СзОз . 0,6 0,298 - =0,0018 100
Р2О6 . 0,1 0,298 • —^ = 0,00030 100
S . . . . 0,298 -——- = 0,00030 100
Плавиковый шпат внесет составляющих, кг:
СаО . . . SiO2 . . А12О3 Fe2O3 . CaF2 S . . . . 0,052 • 0,004 = 0,0002 0,052 • 0,031 = 0,0016 0,052 • 0,002 = 0,0001 0,052 • 0,008 = 0,0004 0,052 - 0,95 = 0,0494 0,052 -0,002 = 0,0001
Вес и состав металла к концу
Элемент Металл в на- чале восста- новительного периода, кг Внесено железа с AI кг Внесено с ферросилицием, кг Переходит из шлака, кг
С’: 0,03 0,005
Мп 0,11 — 0,0200-0,5=0,0100 0,0134
Si — — 3,23+0,0002=3,2302 —
р 0,0105 — 0,0010 0,002
S 0,03 — 0,0015
FeO 0,299 — —, —
Fe 94,246 0,0007 1,1695+0,0008= = 1,1703 0,0618+0,0049= =0,0667
Итого: 94,7255 0,0007 4,4180 0,0821
* Вычитается из' суммы.
Окончательный вес и состав
Вно
Окисел шлак окисли- тельного периода известь 6 & ц; о оз свод подина стены плавико- вый шпат
СаО 0,0668 2,4024+0,2741 = = 2,6765 0,0001 0,0009 0,0094 0,0096 0,0018+0,0002= =0,0020
SiO2 0,0208 0,0653-1-0,0074= =0,0727 0,0006 0,1426 0,0107 0,0012 0,0143+0,0016= =0,0159
MgO 0,0213 0,0862+0,0098= =0,0960 — — 0,299 0,0219 —
А12Оз 0,0025 0,0261+0,003= =0,0291 0,0003 0,0011 0,0026 0,001 0,0009+0,0001 = =0,0010
FeO 0,0508 — — — — — —
Fe2Os 0,0053 0,0157+0,0018= =0,0175 — 0,0019 0,0032 0,0009 0,0037+0,0004= =0,0041
MnO 0,0242 — — —- — 0,0001 —
Cab2 — — — — — — 0,4379+0,0494= =0,4873
s 0,0001 0,0026+0,0003= =0;0029 — — — — 0,0009+0,0001 = =0,0010
SiF4 — — — — — —. —
Итого: 0,01718 2,8947 0,001 9,1465 0,3249 0,0347 0,5113
* Вычитается из суммы.
** Улетучивается.
Таблица 59
восстановительного периода
Восстановлено железа из закиси и окиси, кг Расходуется при раскисле- нии И десульфурации, кг Итого
кг %
0,035 0,03
— 0,1334 0,13
— — 3,2302 3,26
— —. 0,0135 0,01
— 0,018* 0,0135 0,01
0,299-0,97=0,900* 0,009 0,01
0,0577+0,16704-0,0230= =0,2477 0,0378* 95,6936 96,55
0,2477 0,3458* 99,1282 100,00
Таблица 60
шлака восстановительного периода
сят, кг Итого
Си75 чк >• раскис- ление <и м S СЗ о а CJ д Q с м и к к десуль- фурация А ф сЗ И * \о <3-- О Сй (Л ье
0,0703 0,855 0,1380 0,013 0,0004 0,0001 0,0001 0,0002 11 Л о •ТкГ О «-( о о ю 1 12 1 1 1 1 1 1 ° Q о - о + 11 ° 0,0795+ +0,0063= =0,0858 0,0307* 0,0173* 0,038* 0,0486 0,0033 0,157 0,0338* 0,42 :2= =0,21* 0,146** 2,8843 1,1765 0,4382 0,2811 0,0137 0,0022 Следы 0,2773 0,0075 56,78 23,15 8,62 5,53 0,27 0,04 Следы 5,46 0,15
0,0703 1,0060 0,0008 0,1255 0,1338* 0,0139 0,0868* 5,0808 100,00
Ю4 Расчет шихты для выплавки электростали
Количество газов III периода
В течение III периода на 100 кг шихты расходуется графи-
тированных электродов 7’°1р’15 =0,105 кг или 0,105-0,99 =
=0,104 кг углерода.
Считаем, что углерод электродов окисляется кислородом
воздуха следующим образом: 70% до СО и 30% до СО2.
С образованием СО сгорает
0,104-0,70 = 0,0728 кг углерода
и образуется 0,0728- ~ — 0,170 кг СО.
С образованием СО2 сгорает
0,104-0,30 = 0,0312 кг углерода
и образуется 0,0312--^-=0,114 кг СО2.
Для горения требуется кислорода
(0,170 —0,0728) +(0,114 —0,0312) = 0,18 кг.
Окисляется кремния кислородом воздуха
4,8932-0,74 —(3,23 + 0,0012 + 0,04 + 0,0002) =
= 3,6210 — 3,2714 = 0,3496 кг;
требуется кислорода для окисления кремния
0,3496— = 0,399 кг.
28
Для окисления 0,0372-0,5=0,0186 кг алюминия требуется
кислорода 0,0186=0,0165 кг.
Всего требуется кислорода
0,1800 + 0,3990 + 0,0165 = 0,5955 кг.
или
0,5955—— =0,417 м3.
32
Кислороду сопутствует азот в количестве
0,5955 — = 2,00 кг, или 0,417— = 1,57 м3.
23 21
Вес воздуха 2,00 + 0,5955 = 2,5955 кг.
Объем сухого воздуха 0,417 + 1,57=1,987 м3.
Объем атмосферного воздуха V= 1,987-1,09 = 2,166 м3.
Расчет шихты для выплавки трансформаторной стали в дуговой печи 105
Количество влаги, вносимой воздухом (когда вес водяного
пара в 1 ж3 воздуха равен 0,012 кг),
2,166-0,012 = 0,026 кг.
Количество влаги, вносимой известью,
(2,6ИЗ 4-0,298)-0,002 = 0,0058 кг.
Количество влаги, вносимой древесным углем, 0,0007 кг.
Всего влаги 0,026+0,0058 +0,0007 =0,0325 кг.
Допустим, что водяной пар будет восстановлен окисью уг-
лерода по реакции НгО + СС^Нг+СОг.
При этом образуется водорода
0,0325- — = 0,0036 кг-,
18
требуется окиси углерода
0,0325-— = 0,0505 кг-,
18
образуется углекислого газа
0,0325-— = 0,0742 кг.
28
При разложении извести выделяется СО2
2,9093-0,002 = 0,00580
При разложении .плавикового шпата выделяется СО2
(0,4609+ 0,052)-0,003 = 0,0015 кг.
При раскислении углеродом образуется СО
0,0245-—= 0,057 кг.
12
Сводная таблица газов III периода
кг %
Окись углерода (0,170+0,0570—0,0505) .................. 0,1765 7,00
Углекислый газ (0,114+0,0742+0,00580+0,0015)........... 0,1955 7,75
Водород ............................................... 0,0036 0,14
Азот................................................... 2,00 79,20
Фтористый кремний ..................................... 0,1460 5,80
Летучие древесного угля................................ 0,0029 0,11
Итого.................. 2,5245 100,00
106
Расчет шихты для выплавки электростали
Материальный баланс III периода
Израсходовано, кг
Металла II периода ......... 94,7255
Извести....................... 2,9093
Плавикового шпата............. 0,5129
Ферросилиция................. 4,8932
Алюминия...................... 0,0379
Древесного угля............... 0,0290
Электродов ................. 0,1050
Шлака II периода.............. 0,1700
Динаса свода ................. 0,1470
Из подины..................... 0,3250
Из стен ...................... 0,0348
Воздуха....................... 2,5955
Получено, кг
Металла................. 99,1282
Шлака.................... 5,0808
Газов ................... 2,5245
Итого . . . . 106,7335
Итого.............. 106,4851
Невязка.............. 0,2484 (0,23%)
Материальный баланс плавки
Израсходовано, кг:
Железного лома . . . . 99,700
Ферросилиция....... 4,8932
Алюминия.......... 0,0379
Электродов ............ 0,7000
Электродного боя .... 0,3000
Древесного угля .... 0,0290
Извести............ 7,3183
Плавикового шпата . . . 0,5129
Железной руды......... 2,7640
Магнезита подины и от-
косов.............. 1,200
Блоков стен ........... 0,1160
Динаса свода...... 0,4900
Кислорода ............. 2,5200
Воздуха ............... 6,6215
Получено: кг:
Металла................ 99 ,1282
Шлака I периода .... 6,6526
Шлака II периода
(5,7585 — 3,3263) .... 2,4322
Шлака III периода
(5,0808 — 0,1700). . . . 4,9180
Газов................... 9,3295
Улет железа............. 4,8480
Улет кремния........... 0,1436
Улет марганца........... 0,0498
Улет серы в виде SO2 0,0100
Итого . . . . 127,5119 кг
E-SST
Итого . . . . 127,2028 кг
Невязка............... 0,3091 кг
(0,24%)
Получено шлака за всю плавку:
6,6526 + 2,4322 + 4,9180 = 14,0028 кг.
3. РАСЧЕТ ШИХТЫ ДЛЯ ВЫПЛАВКИ НЕРЖАВЕЮЩЕЙ СТАЛИ
МАРКИ 1Х18Н9Т В ДУГОВОЙ ПЕЧИ
С ПРИМЕНЕНИЕМ КИСЛОРОДА (МАТЕРИАЛЬНЫЙ БАЛАНС)
Переплав хромистых и хромоникелевых отходов обычным
методом, Особенно в дуговой печи, доставляет много затрудне-
ний вследствие опасности науглероживания.
Расчет шихты для выплавки нержавеющей стали марки 1Х18Н9Т 107
Применение кислорода дает возможность переплавлять
скрап с любым содержанием углерода и кремния .при достаточ-
но высоком использовании хрома, молибдена, никеля, содержа-
щихся в скрапе.
Кроме того, применение кислорода интенсифицирует процесс,
т. е. значительно' увеличивает производительность сталеплавиль-
ных печей и уменьшает удельный расход электроэнергии. Поэ-
тому плавки с применением кислорода являются наиболее эко-
номичными.
Состав стали 1Х18Н9Т: не более 0,12% С; не более 0,8% Si;
не'более 2,0% Мп; 17,0—20,0% Сг; 8,0—11,0% Ni; до 0,8% Ti *;
не более 0,03% S; не более 0,035% Р; остаток— Fe.
Шихтовка и анализ материалов
Существует несколько вариантов шихтовок для выплавки
стали 1Х18Н9Т с кислородом:
а) переплав 100% отходов 1Х18Н9Т;
б) 70—80% отходов 1Х18Н9Т+(304-20) % кремнистых от-
ходов (ЗОХГСА, ЗОХГСНА и др.);
в) 70—80% отходов 1Х18Н9Т и 254-20% углеродистых от-
ходов плюс отходы динамкой и трансформаторной сталей;
г) 56—60% отходов' стали 1Х18Н9Т+(44-6) % Х23Н18-4-
-Ь (304-35) 7о ЗОХГСА + (34-4) % никеля и т. д.
Расчет ведем на 100 кг шихты.
Принимаем следующую шихтовку* 1 (процентное и весовое
содержания):
Отходы стали 1Х18Н9Т...............57,5 кг (%)
» » Х23Н18........ 4,0 кг (%)
» » ЗОХГСА........34,5 кг (%)
Никель Н2.......................... 4,0 кг (%)
Всего.......100,0 кг (%)
Анализ шихтовых материалов приведен в табл. 61.
Анализ ферросплавов и раскислителей приведен в табл. 62.
Анализ шлакообразующих и заправочных материалов при-
веден в табл. 63.
Весовое количество элементов, вносимых шихтой, дано' в
1 абл. 64.
* Нижний предел титана вычисляется в зависимости от содержания уг-
лерода и должен быть не менее Ti = 5 • (С—0,03)ю/о.
1 На ряде заводов при выплавке нержавеющей стали используют закись
никеля, силикомарганец и отходы металлического титана вместо металличе-
ского никеля, металлического марганца и ферротитана. Шихту составляют та-
ким образом, чтобы содержание никеля соответствовало требуемому ГОСТу,
а содержание хрома при данном содержании углерода составляло пример-
но 12"/о.
108
Расчет шихты для выплавки электростали
Таблица 61
Анализ шихтовых материалов
Отходы стали Состав, %
с Si Мп Сг Ni S р Fe
Х23Н18 <0,20 <1,0 <2,0 22-25 17-20 <0,030 <0,035 Осн.
ЗОХГСА 0,28-0,35 0,9-1,2 0,8-1,1 0,8-1,1 <0,4 <0,030 <0,035 »
Таблица 62
Анализ ферросплавов и раскислителей
Состав, %
Наимено- вание материалов с Si Мп Сг Ni S р А1 Ti Си Fe Са Mg
ХрОООО 0,05 1,0 68,0 0,03 0,05 30,87
Никель Н2 0,10 0,3 — — 99,17 0,03 — — — 0,15 0,52 •— —
Сихр50 0,015 50 0,15 30 — 0,03 0,03 0,4 — — 19,375 —. —
Al(Arl) — 1,5 — — .— — — 96,85 — 0,05 1,6 — —
ХрООО 0,08 1,0 — 68,0 -— 0,03 0,05 — — — 30,84 — —
Си45 0,15 45,0 0,7 0,35 —. 0,03 0,04 — — .—. 53,73 — .—-
КаспО —- 66,4 — — — 0,04 0,05 1,5 — — — 32,01 —
Мр1 0,10 0,79 96,42 — — —— 0,05 0,55 — — 1,69 0,34 0,15
Ти1 0,15 4,50 —• — — 0,05 0,05 6,4 25 2,0 62,0 — —
Таблица 63
Анализ шлакообразующих и заправочных материалов
Состав. %
Материалы SiO2 Fe,O2 А18О3 СаО MgO МпО CaFj S р потери при прока- лива- нии
Известь 1,29 1,20 0,80 94,0 2,0 — __ 0,1 CaCOs — 0,61
Плавиковый шпат 3,60 1,50 0,20 — — — 94,00 0.5 — 0,2
Магнезит .... 3,00 2,00 1,00 1,0 92,00 1,00 — — — —
Зола электродов 46,0 18,00 26,00 10,0 — — — — — —
Блоки стен . . . 3,5 2,5 3,0 27,5 63,0 0,5 — — —
Динас 94,0 1,1 1,6 2,5 0,8 — — — — —
Шамот 62,0 2,0 35,0 0,7 0,3 — — — — —
Расчет шихты для выплавки нержавеющей стали марки 1Х18Н9Т 109
Таблица 64
Количество, элементов, вносимое шихтой, кг
Составляющие шихты* Коли- чество кг с Si Мп Сг Ni Ti S р Fe
1Х18Н9Т 57,5 0,058 0,345 0,862 10,350 5,175 0,288 0,011 0,011 40,400
Х23Н18 4,0 0,006 0,040 0,060 0,920 0,760 — 0,001 0,001 2,212
ЗОХГСА 34,5 0,107 0,345 0,345 0,345 0,138 — 0,010 0,010 33,200
Никель Н2 4,0 0,004 0,012 — —. 3,962 — 0,001 — 0,021
Всего: 100,0 0,175 0,742 1,267 11,615 10,035 0,288 0,023 0,022 75,833
* Для расчета приняты следующие химические составы, %:
ЗОХГСА: С =0,31; Сг=1,0;
Si = 1,0; Ni = 0,4;
Мп =1,0: Р= 0,020;
S= 0,020.
1Х18Н9Т: С= 0,10; Ni = 9,0 S= 0,020; Х23Н18: С=0,15; Ni=19,0;
Si = 0,60; Ti = 0,50; P= 0,020. Si=1.0; S= 0.020;
Mn=l,50; Mn=l,5; P= 0,020
Cr=l8,0; Cr = 23,0;
Кроме основной металлической шихты, в завалку дают ша-
мотный бой в количестве ^1,25 кг на 100 кг шихты для обра-
зования шлака.
Период плавления шихты
Целесообразно расплавление с применением кислорода про-
водить следующим образом: по расплавлении 2/3 садки начи-
нать вводить кислород для подрезки шихты и после нагрева
ванны непосредственно переходить к окислительному периоду,
т. е. проводить реакцию обезуглероживания.
Образование шлака в период плавления. Бой шамота
внесет, кг:
SiO2 . . Fe2O3 . . 62 1,25 100 2 • 1,25 = 0,775
100
A12O3 . . 35 • 1,25 100 = 0,437
СаО. . . 0,7 1,25 100 = 0,009
но
Расчет шихты для выплавки электростали
„ ~ 0,3 1,25
MgO......................— = 0,004
100
S = 1,25
Из стен в шлак переходит:
Стены печей большой емкости (50—70 т) выгорают на
200 мм за кампанию; удельный вес футеровки стен (крупно-
блочной), состоящей из 50% магнезита и 50% доломита, равен
~2,3 т!м?.
Вес выгоревшей футеровки будет
G = 2,3-1,75-3,14(4,82 — 4,42)-— = 11,6 т.
При стойкости стен 100 плавок для 50-т печи расход футе-
ровки за плавку составит
11,6: 100 = 0,116 пг.
На 100 кг шихты за плавку расходуется 0,232 кг футеровки.
За период расплавления в шлак переходит 40% футеровки:
0,232-40
100
= 0,093 кг.
Футеровка стен внесет, кг-.
SiO2 . . Fe2O3 . . 0,093 - 3,5 100 0,093 - 2,5 100 = 0,0033 = 0,0023
А12О3 . . 0,093 - 3,0 100 =0,0028
МтЭ . 0,093 0,5 100 = 0,0005
СаО . . MgO . . 0,093 • 27,5 100 0,093 • 63 100 = 0,0256 = 0,0585
= 0,093 кг
Поступит в шлак из подины и откосов
печи.
Принимаем расход магнезита на подварку 12 кг/т годного
металла, т. е. ~600 кг на 50-т плавку.
Расчет шихты для выплавки нержавеющей стали марки 1Х18Н9Т 111
Считаем, что весь магнезит за плавку перейдет в шлак.
На 100 кг шихты требуется 1,2 кг магнезита.
За период расплавления в шлак переходит */з магнезита, т. е.
0,4 кг.
Магнезит вносит, кг:
0,4 • 3,0
SiO2.........—------— = 0,012
100
0,4 2,0
Fe2O3 .... -----------= 0,008
28 100
0,4 • 1,0
А12О3 .... —= 0,004
0,4 1,0
MnO..........—-------— = 0,004
100
0,4 1,0
СаО...................- = 0,004
100
0,4 • 92,0
MgO..........-.......= 0,368
S = 0,4 кг
Поступило в шлак из свода.
Свод 50 т печи выгорает приблизительно на 200 мм.
Вес выгоревшей футеровки динасового свода составит при-
ближенно
G = 2,36-0,2-3,14-—= 9,26 т.
4
При стойкости свода 100 плавок на одну плавку расходуется
динасового свода
9260: 100 = 92,6 кг.
На 100 кг шихты расходуется динасового овода 0,185 кг.
Принимаем ~ 0,2 кг. В период расплавления расходуется 40%
этого количества, что составит 0,08 кг.
Динас свода внесет, кг: 0,08 • 94
SiO2 • • • « , — =0,0752 100 0,08 • 1,1
F е2О3 • • « , — - = 0,00088 100 0,08 • 1,6
А12Од • . < — =0,00128 100 0,08-2,5 „
СаО ... . . - = 0,0020 100
112 Расчет шихты для выплавки электростали
.. 0,08.0,8
MgO .... -----------= 0,00064
& 100
S = 0,08 кг
Поступит в шлак из золы электродов.
При расходе электродов 5,5 кг на 1 т годного металла на
100 кг шихты расходуется ~0,7 кг электродов (на 100 кг ших-
ты приходится около 120 кг жидкого- металла).
За 'период расплавления электроды расходуются на ~65%,
т. е. 0,455 кг. Это количество (0,455 кг) электродов внесет золы
0,00455 кг при наличии в электродах 1°/0 золы.
Зола электрода внесет составляющих, кг:
SiO2 . . . 100 = 0,00209
Fe2O3 . . . 0,00455 • 18,0 100 = 0,00082
А12о3 . . . 0,00455 • 26 100 = 0,00118
СаО ... . 0,00455 10 = 0,00046
2 = 0,00455 кг
Поведение элементов в период плавления:
Углерод. За счет науглероживания увеличится на 0,02—
0,03%.
Кремний. Окисляется 50—-55%. Окислится кремния 0,4 кг.
50% окислившегося кремния теряется с газами, а 50% перехо-
дит в шлак.
Образуется SiO2:
0,2-60,0 п .оо
-----— = 0,428 кг.
28,0
Марганец. Принимаем, что в период расплавления 70%
Мп окисляется; 20% окислившегося марганца теряется с газа-
ми, а 80% переходит в шлак. .
Окислено марганца - •
1,267-0,7 = 0,8869 кг.
Перешло в шлак 0,7095 кг.
Теряется с газами 0,1774 кг.
Количество МпО составит
()1Z«95-71 - = 0,916,'де.
55 ' '
Расчет шихты для выплавки нержавеющей стали марки 1Х18Н9Т ИЗ
Титан. Принимаем, что 100% титана окисляется в период
расплавления, т. е. 0,288 кг.
Окислившийся титан полностью переходит в шлак. Обра-
зуется ТЮг:
0,288-80 „
----------= 0,48 кг.
48,0
Хром. Считаем, что в период расплавления окисляется 10%
хрома, т. е.
11,615-0,1 = 1,1615 кг-,
20% хрома, т. е. 0,2315 кг, теряется с газами;
80% хрома, т. е. 0,930 кг, переходит в шлак.
Получится окиси хрома
0,930-152 ,
----------= 1,36 кг.
104
Железо. Считаем, что в период расплавления окисляется
3% железа, т. е.
75,833-0,03 = 2,27 кг.
90% окислившегося железа теряется с газами, т. е. 2,27 •
• 0,9 = 2,043 кг.
В шлак переходит 0,227 кг Fe.
Считаем, что 0,11 кг окисляется до FeO, а 0,117 кг окисляет-
ся до Fe2O3. Весовое количество окислов железа, перешедших
в шлак, следующее:
г, 0,11-72 л i л1 е
FeO = —!-------= 0,1415 ка;
56
г-. 0,117-160 „ «с-?,
Fe2O4 = -------= 0,1671 кг.
23 112
Фосфор. В период расплавления до 20% фосфора перехо-
дит в шлак, т. е. 0,022 - 0,2 = 0,0044 кг:
п 0,0044-142 nmni
Р2ОВ =—---------- = 0,0101 кг.
2 6 62
Сера. В период расплавления сера не удаляется.
Никель. Считаем, что- никель испаряется -в зоне электри-
ческих дуг в период расплавления в количестве ~1,5%, т. е.
0,150 кг.
Баланс металла периода расплавления приведен в табл. 65.
Состав шлака периода расплавления дан в табл. 66.
g Ф. П. Едиерал и А. Ф. Филиппов
Вес (кг) и состав шлака периода плавления
Таблица 66
Источники поступления SiO2 СаО МпО Feo Fe2O3 CfgOg А12О3 тю2 PSO3 MgO 2
Оксилы из металла 0,4280 — 0,916 0,1415 0,1671 1,3600 0,480 0,0101 3,5027
Шамот 0,7750 0,0090 — — 0,0250 — 0,4370 — 0,004 1,25
Стены ....... 0,0033 0,0256 0,0005 — 0,0023 —— 0,0028 — — 0,0585 0,093
Подина и откосы . . 0,0120 0,0040 0,0040 — 0,0080 — 0,0040 — —. 0,3680 0,4
Свод 0,0752 0,0020 —. — 0,00088 — 0,00128 — — 0,00064 0,08
Зола электродов . . 0,00209 0,00046 — — 0,00082 — 0,00118 — — — 0,00455
1,29559 0,04106 0,9205 0,1415 0,20410 1,3600 0,44628 0,480 0,0101 0,4311 5,33025
Ь се 1 о. % 24,30 0,77 .17,27 2,65 3,83 25,53 8,37 9,00 0,19 8,09 100
Таблица 67
Изменение состава металла вследствие продувки кислородом для окисления углерода*
Состав металла с Si Мп Сг Ni S Р Fe а
Содержание элементов в металле после расплавления, кг . . . . 0,1754- 0,742— 1,267— 11,615- 10,035- 0,023 0,022— 75,833— 94,8592
То же, % После окисления углерода, кг . . 4-0,02= =0,195 0,21 -0,4= =0,342 0,36 -0,8869= =0,3801 0,40 -1,1615= = 10,4535 11,01 —0,150= =9,885 10,42 0,02 -0,0044= =0,0176 0,02 —2,27= =73,563 77,56 100%
0,070 Следы 0,3230 8,5235 9,391 0,020 0,0176 73,063 91,4081
То же, % 0,08 Следы 0,35 9,33 10,2 0,02 0,02 80,00 100%
Окислено, кг 0,125 0,342 0,0571 .1,93 0,494 0,003 — 0,5000 3,7711
* Нижеследующие угары элементов при продувке металла кислородом взяты по литературным данным: углерод, окисляется до 0,06—0,07%;
угар хрома 17—20%; кремний выгорает до следов; никель выгорает в результате испарения на 3—5%; марганец выгорает на 8—20%. Окисление
легирующих элементов определяется их концентрацией, сродством к кислороду и температурой.
116
Расчет шихты для выплавки электростали
Образуется FeO
°--250'72 = 0,322 кг.
56
Во время окислительного периода часть серы окисляется и
теряется с газами.
Принимаем улет серы 0,0030 кг.
Баланс металла окислительного периода приведен в табл. 68.
Таблица 68
Баланс металла в окислительный период
Элементы Было в ме- талле, кг Перешло в шлак, кг Потери с га- зами, кг Содержится в металле
кг %
С 0,1950 0,125 0,070 0,08
Si 0,3420 0,2736 0,0684 — Следы
Мп 0,3801 0,0457 0,0114 0,3230 0,35
Сг 10,4535 1,544 0,386 8,5235 9,33
Ni 9,8850 — 0,4940 9,3910 10,2
S 0,023 — 0,0030 0,020 0,02
Р 0,0176 — — 0,0176 0,02
Fe 73,563 0,250 0,250 73,063 80,00
Всего: 94,8592 2,1133 1,3378 91,4081 100,0
Из футеровки стен печи поступает в шлак. Счи-
таем, что 30% выгоревшей за плввку футеровки стен приходится
на окислительный период:
На 100 кг приходится 0,232 - 0,3 = 0,0696 кг.
В шлак будет внесено, кг:
SiO2 •
Fe2Os
A12OS
MnO •
СаО -
MgO .
= 0,0018
= 0,0021
0,0696 - 3,5
—----—------= 0,0024
100
0,0696 - 2,05
100
0,0696 • 3,0
100
0,0696 - 0,5 „ ____
------------= 0,0003
100
0,0696 -27,5
100
0,0696 • 63
—---------— = 0,0440
100
= 0,019
S =0,0696 кг
Расчет шихты для выплавки нержавеющей стали марки 1Х18Н9Т 117
Из подины и откосов поступает в шлак.
Принимаем, что за период окисления в шлак переходит %
магнезита, т. е. на 100 кг шихты переходит 0,4 кг магнезита, ко-
торые внесут, кг:
SiO2 . . . . 0,4 - 3,0 100 = 0,012
А120з • • • • 0,4 • 1,00 100 = 0,004
Fe2Os . . . . 0,4 2,0 100 = 0,008
СаО 0,4 • 1,0 100 = 0,004
MnO . . . . 0,4 • 1,0 100 = 0,004
MgO . . . . 0,4.92,0 100 = 0,368
S = 0,4 кг
Из свода поступает в шлак.
Считаем, что в период окисления 30% сгоревшей за плавку
футеровки свода переходит в шлак, что составит 0,2 • 0,3 = 0,06 кг,
которые внесут, кг:
SiO2 .... 0,06 94 100 = 0,0564
Fe2O3 . . . 0,06 • 1,1 100 = 0,0007
A12OS . . • 0,06 1,6 100 = 0,0009
СаО ... . 0,06 • 2,5 100 = 0,0015
MgO .... 0,06 0,8 100 = 0,0005
2 = 0,06 кг
Состав шлака окислительного периода приведен в табл. 69.
Кислород вводят непосредственно в металл. Давление кисло-
рода обычно составляет 7—10 ат. Вводимый кислород расходу-
ется на окисление составляющих стали при коэффициенте ис-
пользования кислорода 89—92%. Для окисления составляющих
стали в период плавления и в окислительный период в нашем
случае потребуется ~2,5 кг кислорода на 100 кг шихты. При
118
Расчет шихты для выплавки электростали
с
Вес (кг) и состав шлака периода окисления
Окисли
коэффициенте использования
кислорода, равном 90%, по-
требуется кислорода 2,8 кг, или
1,96 №. Удельный расход кис-
лорода составляет 19,6 мЧт.
Определение равновесной
концентрации кислорода в ме-
талле, находящемся под шла-
ком сложного состава (26,3%
SiO2; 1,50% СаО; 8,6% МпО;
11,9% MgO; 5,85% FeO; 2,8%
Fe2O3; 29,875% Сг2О3; 5,8%
А12О3; 7,25% TiO2; 0,125%
Р2О5), на основании молеку-
лярной или ионной теории
шлаков пока не представляет-
ся возможным.
Расчет усложняется еще и
тем, что кислород в металл не
переходит из шлака, а вводится
непосредственно в металл.
Восстановительный
период плавки
Раскисление шлака. После
продувки ванны кислородом
шлак раскисляют смесью си-
ликохрома и алюминиевого
порошка.
Силикохром вводят в коли-
честве ~13—15 кг на 1 г, но с
таким расчетом, чтобы содер-
жание кремния в ванне не пре-
высило после введения силико-
хрома ~0,5%.
Алюминиевый порошок да-
ется в количестве ~ 1 кг на 1 т.
Для раскисления шлака при-
саживаем 1,5 кг силикохрома с
50% Sj и 0,1 кг алюминиевого
порошка на 100 кг металла.
Считаем, что весь хром си-
ликохрома полностью усваи-
вается металлом.
Силикохром внесет хрома
Сг = 1’5'30 - = 0,450 кг.
100
Расчет шихты для выплавки нержавеющей стали марки 1Х18Н9Т 119
|. Кремний силикохрома на 50% переходит в металл, 20% окисля-
, | ется кислородом воздуха и 30% раскисляет шлак.
•i Поступит кремния из силикохрома
' Si = 1,5'5° = 0,750 кг.
100
В металл перейдет
0,75 -0,5 = 0,375 кг.
Окислится кремния кислородом воздуха
0,75-0,2 = 0,150 кг.
। Пойдет на раскисление шлака
I 0,75-0,3 = 0,225 кг.
Из силикохрома поступит марганца
1’5'0,15- = 0,00225 кг.
100
Считаем, что 50% марганца переходит в металл, а 50% окис-
ляется кислородом воздуха.
। Поступит алюминия из силикохрома
1,5- 0,4 =0 0060
'«Ь юо
Поступит железа из силикохрома
1’5 19’375.. = 0,291 кг.
100
Сера и фосфор перейдут в металл в количестве
1’6'0,03 = 0,00045 кг.
юо
Углерод окисляется полностью.
Алюминиевый порошок вносит, кг:
А1 . . . 100 = 0,0969
Si ... . 0,1 - 1,5 100 = 0,0015
Fe . - . 0,1 . 1,6 100 = 0,0016
Си . . . . Следы
У, = 0,1 кг
ь
120 Расчет шихты для выплавки электростали
Считаем, что 50% поступившего алюминия окисляется кисло-
родом воздуха, т. е.
(0,0969 + 0,006)-50 ПЛ_,
-------—----------— 0,051 кг.
100
Считаем, что поступившее железо переходит в металл, т. е.
0,252+0,0016=0,2536 кг.
Состав шлака после раскисления
Весовое количество кремния, поступившего в шлак,
0,150 + 0,225 + 0,00075 = 0,376 кг.
Образуется окислов:
„ ~ 0,376 - 60
SiO2 . . . ----—— =0,8055 кг
28
О.ЮЗ-102
А12О3 . . . --------- =0,1950 кг
54
Восстановится окислов:
Сг2О3 + 2А1 ~ А12О3 + 2Сг,
( 152-2-27
( х —0,051,
Л = J.52^.Q51. =0 1435 кг,
54
т. е. восстановлено алюминием из шлака 0,1435 кг Сг2О3.
Принимаем, что кремний идет на восстановление Сг2О3,
МпО и FeO из шлака.
Из сравнения шлаков до восстановления и после восстанов-
ления смесью силикохрома и алюминиевого порошка (принима-
ем, что весь алюминий идет на восстановление Сг2О3) следует,
что кремний распределяется следующим образом: на восстанов-
ление из шлаков Сг2О3 приблизительно 75%, 15% на FeO и 10%
на МпО.
Поэтому кремний восстановит из шлака:
2Сг2О3 + 3Si = 3SiO2 + 4Cr,
2-152 — 3-28,0
х —(0,225+ 0,00075)-0,75,
2-152-0,226 0,75 n cn-
x =--------------= 0,615 кг.
3-28
Расчет шихты для выплавки нержавеющей стали марки 1Х18Н9Т 121
Восстановится кремнием 0,615 кг Сг2О3:
2MnO + Si = SiO2 + 2Mn,
1 2-71 — 28,0
( у —0,226-0,1,
2-71-0,226-0,1 п11.с
у —---------------— = 0,1145 кг.
28
Восстановится кремнием 0,1145 кг МпО:
2FeO + Si = SiO2 + 2Fe,
I 2-72 — 28,1
( z — 0,226-0,15,
„ 2-72-0,226-0,15 n
z = ---------------=0,174 кг.
28
Восстановится кремнием 0,174 кг FeO.
Восстановление элементов из окислов:
Сг2О3 -> Сг; Сг = 104 (°,615^ 0,01435) = 0 4307 кг
' 152
МпО - Мп, Мп = = 0 089 к
71
FeO -> Fe, Fe = 56 0,174 = 0,135 кг.
72
Баланс металла после раскисления силикохромом приведен
в табл. 70.
Таблица 70
Баланс металла после раскисления силикохромом
Элементы Было в ме- талле, кг Внесено раски слител ем кг Содержится в металле
Восстановлено из шлака кг кг %
с 0,070 0,070 0,08
Si Следы 0,375 — 0,375 0,40
Мп 0,3230 0,00113 0,089 0,41313 0,44
Сг 8,5235 0,450 0,4307 9,4042 10,10
Ni 9,3910 — — 9,3910 10,08
S 0,0200 0,00045 — 0,02045 0,02
Р 0,0176 0,00045 — 0,01805 0,02
Fe 73,0630 0,291 0,135 73,489 78,86
Всего: 91,4081 1,11803 0,6547 93,18083 100,00
122
Расчет шихты для выплавки электростали
я 9,0840 1,0020 С Xf о 9,0390 100,00
PSOS О 3 1 1 о 0,0101 0,11
О 4800 1 ,4800 31
О ОШ
о со о со ю LO СП 1 СО СО со —
о о ОГ-Г
К X X CD Г5 о о 3 1 со LO ,8585 ,54
X X о со о 'IS 'Z
ле его рас Окисли о а> 0,2146 0,2146 2,38
О Е cd S е? FeO | 0,4635 о 0,2895 3,20
3 со cd о MgO | 0,8436 0,8436 9,33
(кг) и с О с £ 0,9838 0,0015 LO о 0,8708 9,64
Вес СаО | 0,0657 LQ СО СО о г- о о
SiO2 СЧШ LO О I СП со 1 2,7579 30,59
к X X <L> ч с ё к X X И О’ о шлака раскислителей . . остановлено окис- юв из шлака . . . Всего: % ' ’
S М со О ssra
Состав шлака после его раскисле-
ния дан в табл. 71.
После раскисления шлака приса-
живают нагретый до 700° феррохром
(50% феррохрома марки ХрОООО и 50%
феррохрома марки ХрООО).
Расчет количества феррохрома:
93,1803-(18,5 — 10,1) _ 15 g кг
68 — 18,5
где 18,5 — содержание Сг в готовой
стали;
10,1 —содержание Сг до присад-
ки FeCr;
68 — содержание Сг в FeCr.
Присаживаем 7,9 кг феррохрома
марки ХрОООО и 7,9 кг феррохрома
марки ХрООО.
Феррохром вносит элементов, кг:
Сг . . . 15,8-68 . —1 -=10,744 100
Si . . . 15,8-1 . -— = 0,158 100
Р . . . . 15,8-0,05 . — — =0,0079 100
S . . . . 15,8-0,03 „ „ . — — = 0,0047 100
С . . . . С .. . . 7,9-0,05 . 1 =0,00395 100 7,9-0,08 . — - =0,00632 100 0,0103
Fe ... 30,855-15,8 100
S = 15,8 кг
Усвояемость хрома принята 98,5%.
В металл = 10,583 кг. перейдет 10,744 • 0,985 =
Окислится 0,1610 кг. и перейдет в шлак
Расчет шихты для выплавки нержавеющей стали марки 1Х18Н9Т 123
Принимаем, что 20% кремния феррохрома окисляется и в
шлак переходит 0,158-0,2=0,0316 кг Si. Сера, фосфор, углерод
и железо феррохрома переходят в металл.
Образование шлака
Окислившиеся хром и кремний из феррохро-
ма внесут в шлак:
Сг2О3 - *
0,161 - 152
—----—------•= 0,236 кг
104
0,158-0,2-60
Поступит из футеровки печи в шлак.
Считаем, что на восстановительный период приходится 30%
выгоревшей за плавку футеровки стен, т. е. 0,232-0,3 = 0,0696 кг.
Футеровка стен вносит, кг:
SiO2 . . 100 = 0,0024
Fe2O3 . . 0,0696-2,5 100 = 0,0018
A12O3 . • 0,0696-3,0 100 = 0,0021
МпО . . . 0,0696-0,5 100 = 0,0003
СаО . . MgO . . 0,0696-27,5 100 0,0696-63 = 0,019
100
X = 0,0696 кг
Поступит в шлак из подины и откосов.
Принимаем, что за восстановительный период в шлак пере-
ходит */з магнезита из подины и откосов, т. е. 0,4 кг.
Магнезит вносит, кг:
SiO2 ’ ' ' 100 = 0,012
A12O3 . 0,4-1,00 = 0,004
100 0,4-2,0
Fe2O3 ’ ’ ’ ‘ 100 = 0,008
124
Расчет шихты для выплавки электростали
СаО . . . 0,4-1,0 = 0,004
100
МпО . . . 0,4-1,0 = 0,004
100
MgO . . . 0,4-92,0 = 0,368
100
2 = 0,4 кг
Поступит из свода.
Считаем, что на восстановительный период приходится 30%
выгоревшей за плавку футеровки свода, т. е. 0,06 кг.
Футеровка свода вносит, кг:
SiO2 . . . 100 = 0,0564
Fe2Os . . 0,06-1,1 = 0,0007
100
A12O3 . • « 0,06-1,6 = 0,0009
100
СаО . , . 0,06-2,5 = 0,0015
• • 100
MgO . . . 0,06-0,8 = 0,0005
100
2 = 0,06 кг
Баланс металла после присадки феррохрома приведен
в табл. 72.
Таблица 72
Баланс металла после присадки феррохрома
Элемент Было в ме- талле. кг Внесено феррохромом кг Перешло в шлак кг Содержится в металле
кг %
с 0,0700 0,0103 0,0803 0,07
Si 0,3750 0,158 0,0316 0,5014 0,46
Мп 0,41313 — — 0,41313 0,38
Сг 9,4042 10,744 0,161 19,9872 18,37
Ni 9,3910 — — 9,3910 8,63
Ti — . —— —
S 0,02045 0,0047 —- 0,02575 0,02
Р 0,01805 0,0079 — 0,02595 0,02
Fe 73,489 4,8751 — 78,3641 72,05
Всего: 93,18083 15,800 0,1926 108,78883 100,00
Расчет шихты для выплавки нержавеющей стали марки 1Х18Н9Т 125
Расплавление феррохрома ведем без подачи кислорода в
ванну.
Во время расплавления и после расплавления феррохрома
шлак раскисляют смесью порошка силикокальция (0,40 кг) и
45%-ного ферросилиция (0,30 кг на 100 кг*). Через 10 мин.
присаживают 0,35 кг металлического марганца.
Ферросилиций вносит элемент, кг:
С.............. 0,3-0,0015 =0,00045
Сг............. 0,3-0,035 =0,00105
Мп............. 0,3-0,007 =0,0021
S.............. 0,3-0,0003 =0,00009
Р.............. 0,3-0,0004 = 0,00012
Fe............. 0,3-0,5373 = 0,16119
2 — 0,30 кг
Усвояемость кремния ферросилиция 95%.
На раскисление шлака и легирование металла идет 0,135х
Х0,95 = 0,1282 кг кремния.
Окислено кислородом воздуха 0,0068 кг кремния. На раскис-
ление шлака идет 50% и 50%—на легирование, т. е. по
0,0641 кг кремния.
Считаем, что все элементы, содержащиеся в ферросилиции,
полностью переходят в металл.
Силикокальций вносит элементов, кг:
А1 ......... 0,4-0,015 =0,0060
Са.......... 0,4-32,01 =0,1280
Р........... 0,4-0,0005 =0,00020
S .......... 0,4-0,0004 = 0,0002
2 = 0,40 кг
Считаем, что 20% кремния силикокальция окисляется кисло-
родом воздуха и 80%, т. е. 0,2125 кг идет на раскисление шла-
ка; 30% кальция окисляется кислородом воздуха, 70% идет на
раскисление шлака, т. е. 0,0896 кг; алюминий окисляется и пе-
реходит в шлак.
* При вычислении количества раскислителей, присаживаемых на шлак,
следует пользоваться данными, взятыми из хронометражей заводских плавок.
126
Расчет шихты для выплавки электростали
Металлический марганец вносит, кг:
Мп.......... 0,35-0,09642 = 0,3374
С........... 0,35-0,001 =0,0003
А1 ......... 0,35-0,0055 =0,0019
Fe.......... 0,35-0,0169 =0,0059
Mg.......... 0,35-0,0015 =0,0005
Са.......... 0,35-0,0034 =0,0012
Р........... 0,35-0,0005 =0,0002
Si.......... 0,35-0,0079 =0,0026
2 = 0,35 кг
Усвояемость марганца принята 85%; окислится марганца
0,0506 кг.
Магний, кальций, алюминий переходят в шлак, прочие эле-
менты усваиваются металлом.
Образуется окислов.
Всего окислено кремния
0,2656 4- 0,0068 + 0,0641 = 0,3365 кг.
SiO2
0,3365-60
28
= 0,7210 кг
°.0506-71
МпО................—-------= 0,0653 кг
55
Всего окислено кальция
0,128 + 0,0012 = 0,1292 кг.
СаО
0,1292-56
40
=0,1809 кг.
Всего окислено алюминия
0,0019 + 0,006 = 0,0079 кг.
А1аОз ‘
MgO . .
0,0079-102
~~54
= 0,0149 кг
0,0005-40
24
= 0,0001 кг
Восстановится окислов из шлака:
1) Сг2О3 + ЗСа = ЗСаО + 2Сг,
| 152-3-40
( х — 0,0896,
Расчет шихты для выплавки нержавеющей стали марки 1Х18Н9Т 127
Вес (кг) и состав шлака перед скачиванием Таблица 73
152-0,0896
X =------------= 0,1135 кг.
120
2) 2Сг2О3 + 3Si = 3SiO2 + 4Cr,
(2-152 — 3-28
( у — (0,2125 + 0,0641) • 0,6,
304-0,1659
и =------------= 0,6004 кг.
* 3-28
Принимаем, что кремний
ферросилиция и силикокальция
расходуется на восстановление
СггОз, MnO, FeO и Fe2O3 в
следующих количествах: на
восстановление СггОз—60%;
МпО—10%; FeO—15%;
Fe2O3—15%.
3) 2МпО + Si = SiO2 + 2Мп,
(2-71 — 28
{ z — 0,1659-0 1,
г = 2-71-0,0165^ = 841
28
4) 2FeO + Si = SiO2 + 2Fe,
( 2-72 — 28
( и —0,1659-0,15,
U = ™^L = 0,128 кг.
28
5) 2Fe2O3 + 3Si = 3SiO2 + 4Fe,
J 2-160 — 3-28
I x — 0,0249,
x = 2-160-0,02jt9 948 Kg.
3-28
Восстановится из
окислов:
1) Всего восстановлено
0,1135+0,6004=0,7139 кг Сг2О3,
Сг2О3 2Сг,
I 152-2-52
( 0,7139 — х х = 0,4884 кг Сг.
128
Расчет шихты для выплавки электростали
2) Восстановлено 0,0841 кг МпО; получится Мп
0,0841-55 nncci
—-= 0,0651 кг.
71
3) Восстановлено 0,128 кг FeO; получится Fe
0,128-56 = 0,0995 кг.
72
4) Восстановлено 0,0948 кг Fe2O3; получится Fe
0,0948-2-56 „ ,
----------= 0,0386 кг.
160
Всего восстановится железа 0,1381 кг.
После раскисления, перед присадкой ферротитана, шлак ска-
чивают на 80—90%.
Данные о составе шлака перед скачиванием приведены в
табл. 73. Баланс металла после введения раскислителей и мар-
ганца приведен в табл. 74.
Таблица 74
Баланс металла после введения раскислителей и марганца
Элемент Было в металле кг Внесено рас- кислителями и марганцем кг Перешло в шлак кг Восстановлено из окислов кг Содержится в металле кг %
с 0,0803 0,00075 — 0,08105 0,07
Si 0,5014 0,0667 0,3391 — 0,2290 0,23
Мп 0,41310 0,2889 0,0506 0,0651 0,7165 0,65
Сг 19,9872 0,00105 — 0,4881 20,47635 18,70
Ni 9,3910 — — — 9,3910 8,56
Ti — —— .— — — —
S 0,02515 0,00029 —. — 0,02544 0,02
Р 0,02595 0,00052 — — 0,02647 0,02
Fe 78,3641 0,1671 — 0,1381 78,6693 71,75
Всего: 108,7882 0,52531 0,3897 0,6913 109,61511 100,00
После скачивания шлака присаживаем 0,6 кг плавикового
шпата, а затем ферротитан.
Рассчитаем количество ферротитана.
Содержание титана в стали должно быть не менее
% Ti = 5(% С —0,03) = 5(0,08 — 0,03) = 5-0,05 = 0,25%.
Расчет шихты для выплавки нержавеющей стали марки 1Х18Н9Т 129
Усвояемость титана 60%; 20% титана окисляется кислородом
воздуха, 20% идет на раскисление шлака. Необходимо внести
ферротитана не менее
109,6151-0,25 , • = 1,827 кг. 100-0,6-0,25
Задаем 2,0 кг ферротитана.
Ферротитан вносит элементов, кг: Ti 2,0-0,25 =0,50 С .-2,0-0,0015 = 0,003 А1 2,0-0,064 = 0,128 Fe 2,0-0,62 =1,24 Р 2,0-0,0005 = 0,001 S 2,0-0,0005 = 0,001 Si 2,0-0,045 =0,090
В металл переходит титана 0,5 -0,6=0,3 кг.
Окисляется 0,5—€,3 = 0,2 кг Ti,
- 0,2 60 „ог
образуется Т1О2---=0,25 кг.
Углерод, кремний, железо, сера, фосфор, переходят в металл.
50% алюминия окисляется кислородом воздуха, 50% алюминия
идет на раскисление шлака. Всего образуется 0,242 кг А12О3.
Плавиковый шпат внесет, кг:
Sio2 • 100 = 0,0216
Fe2O3 0,6-1,5 = 0,0090
100 0,6-0,2 = 0,0012
CaF2 . 100 0,6-94,0 = 0,5640
CaCO3 100 0,6-0,5 = 0,0030 (СаО —0,0017 кг)
Восстановится окислов.
Принимаем, что алюминий из ферротитана идет на раскисле-
ние Сг2О3. Происходит следующая реакция:
Cr2O3 + 2А1 = А12О3 + 2Сг,
f 152-2-54
( х — 0,064, х = 0,090 кг Сг2О3.
Титан раскисляет SiO2; Fe2O3 и МпО.
Принимаем расход титана на восстановление: SiO2 — 65%;
Fe2O3— 10%, МпО— 10% и 15% на восстановление прочих окис-
9 Ф. П. Еднерал и А. Ф. Филиппов
130
Расчет шихты для выплавки электростали
лов шлака. В данном расчете восстановление других окислов
шлака не учтено.
Всего идет титана на раскисление шлака
0,5-О,2 = 0,1 кг (Ti).
Восстановится
SiO2 -j- Ti = TiO2 + Si,
J 60 — 48
( у — 0,100-0,65, у = 0,083 кг SiO2.
2Fe2O3 + 3Ti = 3TiO2 + 4Fe,
| 2-160 —3-48
( z — 0,100 0,10, z = 0,032 кг Fe2O3.
2MnO + Ti = TiO2 + 2Mn,
| 2-71 — 48
I x —0,0100, x = 0,030 кг MnO.
Восстановится элементов из окислов, кг:
0,090-104 Сг2О3->2Сг ... = 0,062
2 152 0,083-28 = 0,039
2 60 0,032-55 MnO -> Мп ... 71 = 0,025
0,030-2-56 Fe2O3-2Fe ... = 0,021
По расплавлении ферротитана даем шлаковую смесь из
0,3 кг плавикового шпата и 0,4 кг извести.
Плавиковый шпат вносит составляющих, кг:
SiO2........0,0108
А12О» .... 0,0006
Fe2C>3 .... 0,0045
CaF2 .... 0,2820
СаО......... 0,0009
Известь вносит составляющих, кг:
S1O2 .... 0,0052
СаО.........0,376
Fe2O3 .... 0,0048
MgO' .... 0,008
А12О3 .... 0,0032
Через 10—15 мин. после дачи шлаковой смеси металл выпус-
кают из печи.
Баланс металла перед выпуском плавки приведен в табл. 75.
Расчет шихты для выплавки нержавеющей стали марки 1Х18Н9Т 131
Таблица 75
Баланс металла перед выпуском плавки
Элемент Было в металле перед дачей FeTi кг Внесено FeTi ка Перешло в шлак кг Восстанов- лено из окислов кг Содержится в металле
кг %
с 0,08105 0,003 _ 0,08405 0,08
Si 0,2290 0,09 — 0,039 0,3580 0,32
Мп 0,7165 — — 0,025 0,7415 0,67
Сг 20,47635 — — 0,062 20,53835 18,42
Ni 9,3910 — — — 9,3910 8,41
Ti — 0,5 0,2 — 0,3 0,27
S 0,02544 0,001 —. — 0,02644 0,03
Р 0,02647 0,001 — — 0,02747 0,03
Fe 78,6693 1,24 — 0,021 79,9303 72,77
Всего: 109,61511 1,835 0,2 0,147 111,39711 100,00
Баланс металла за всю плавку приведен в табл: 76.
Таблица 76
Баланс металла за всю плавку
Поступило на плавку, кг Окисли- лось за плавку кг Потери с газами кг Восстанов- лено из окислов кг Нев кг азка %
Период расплавления
Шихты 100 2,3589 2,8019 — —- —
У глерода в результате науглероживания 0,02 . . . — — — — —
Окислительный период
2,1133 | 1,3378 - - 1 —
Восстановительный период
Из раскислителей 1,11803 — — 0,6547 — —
Из феррохрома 15,800 0,1926 — — — —
Из раскислителей и мар-
ганца 0,52571 0,3897 — 0,6913 — —
Из ферротитана 1,835 . - 0,2 — 0,147 — —
Всего: 119,29834. . 5,2545 4,1397 1,493 0,003 0,003
Получено металла за всю плавку 111,39714.
9*
132
Расчет шихты для выплавки электростали
Данные о составе шлака перед выпуском плавки приведены в
табл. 77.
Таблица 77
Вес (кг) и состав шлака перед выпуском плавки
Источники поступления SiO2 СаО МпО MgO FeO Fe20e
Шлак Шлаковая смесь Из ферротитана Восстановлено окислов . . (вычитается) 0,7235 0,03760 0,083 0,0542 0,3786 0,1713 0,030 0,2512 0,0080 0,0323 0,0261 0,0183 0,032
Всего! кг 0,6781 СаО -р CaF2 1,2548 0,1413 0,2592 0,0323 0,0124
% 19,43 35,87 4,05 7,42 0,93 0,36
Продолжение табл. 77
Источники поступления СгяО3 А1гО, TiO2 Р sOfi s
Шлак Шлаковая смесь Из ферротитана . . . . Восстановлено окислов . . (вычитается) 0,4761 0,090 0,1340 0,0050 0,242 0,096 CaF2 0,8220 0,25 0,0020 1,9667 1,2695 0,492 0,235
Всего: кг . 0,3861 0,381 0,346 0,0020 3,4932
% .... 11,06 10,91 9,91 0,06 100,00
Таблица 78
Баланс шлака за всю плавку дан в табл. 78.
Баланс шлака за всю плавку
Источник поступления Количест- во состав- ляющих кг Источник поступления Количест- во окис- лов, кг Восстанов- лено окис- лов, кг (вычитает- ся)
Пер Шамот Стены Подина и откосы Свод Зола электродов иод распл 1,2500 0,093 0,4000 0,08 0,00455 авления Металл 3,5027
Расчет добавочных материалов при выплавке стали в дуговых печах 133
Продолжение табл. 78
Источник поступления Количест- во состав- ляющих кг Источник поступления Количест- во окис- лов, кг Восстанов- лено окис- лов, кг (вычитает- ся)
Окислительный период
Стены Подины и откосы • . . Свод 0,0696 0,4000 0,06 Металл 3,2240
Восстановительный период
а) после раскисления шлака
I I Раскислители I 1,002 | 1,047
б) после всех добавок перед скачиванием шлака
Стены......................
Подина.....................
Свод ......................
0,0696
0,4000
0,06
Добавки
1,2859 1,0208
в) перед выпуском металла
Шлаковая смесь 1,2695 — — 0,235
Из ферротитана 0,492 •— — —
Всего 4,64825 — 9,0146 2,3028
Получено шлака 4,64825+9,0146—2,3028=11,36005 кг.
4. РАСЧЕТ ДОБАВОЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ ПРИ ВЫПЛАВКЕ СТАЛИ
В ДУГОВЫХ ЭЛЕКТРОПЕЧАХ БЕЗ ПРИМЕНЕНИЯ КИСЛОРОДА
Конструкционная сталь. В качестве примера рассмотрим вы-
плавку стали марки 40ХНМА на отходах без окисления в печи
емкостью 30 т. Химический состав стали марки 40ХНМА следую-
щий: 0,36—0,44% С; 0,17—0,37% Si; 0,50—0,80% Мп; 0,60—
0,90% Сг; 1,25—1,75% Ni; 0,15—0,25% Мо; не более 0,035% Р;
не более 0,030% S. Шихта должна быть составлена так, чтобы
можно было значительную часть раскисления провести углеро-
дом. Для этого в первой пробе по расплавлении содержание уг-
лерода должно быть на 0,03% ниже нижнего предела. Один из
вариантов шихты приведен в табл. 79.
Данные о весовом количестве элементов, вносимом шихтовы-
ми материалами и электродами, приведены в табл. 80.
134
Расчет шихты для выплавки электростали
Таблица 79
Состав шихты Содержание элементов в составляю- щих, % Вес шихты
С Мп Сг Ni Мо Si гп %
Отходы марки 40ХНМА . . . 0,42 0,6 0,7 1,5 0,2 0,3 15 50
» » 18ХНМА . . . 0,17 0,4 1,45 4,2 0,3 0,35 6 ‘20
» » 15ХА 0,19 0,6 0,9 — — 0,15 6 20
Мягкое железо (0,1 % С) . . . 0,10 0,3 — — — 0,05 3 10
Таблица 80
Составляющие шихты Вес кг Внесено элементов в металл, кг
С Мп Сг Ni Мо Si
40ХНМА 15000 63,0 90 105 225 30 45
18ХНМА 6000 10,2 24 87 252 18 21
15ХА 6000 11,4 36 54 — -— 15
мж 3000 3,0 9 — — — 1,5
Электроды — 9,0 — — — — —
Всего . . . . — 96,6 159 246 477 48 82,5
Химический состав металла по расплавлении (%) будет еле-
дующим: С = 9М100 0,32%; 30000 = =0,74%; 30000 Мп = 259^100 = 30000 № ,477.10,0 _ 30000 Мо = 48-100 =0 30000 Si = 82’5'0’5-100 = 0,13%; 30000
Расчет добавочных материалов при выплавке стали, в дуговых печах 135
Угар марганца, хрома и кремния во время плавления принят
соответственно равным 20; 10 и 50%.
В процессе плавления для создания активной ванны и вырав-
нивания температуры металла присаживают 4% от веса садки
прокаленного известняка, в кусках не более 100 мм в попе-
речнике.
После расплавления шихты посылают в лабораторию пробу
для определения содержания С, Мп, Сг, Ni, Р и Мо и в ожида-
нии анализа подогревают металл до температуры 1620—1630°.
Применяемые легированные отходы и мягкое железо содержат
не более 0,035 Р (поэтому можно приступить к раскислению шла-
ка, не скачивая его. Восстановительный период плавки проводят
под белым шлаком. Для образования шлакового покрова загру-
жают первую шлаковую смесь, состоящую из 480 кг извести и
120 кг шпата. После расплавления первой шлаковой смеси берут
пробу на С, Мп, Р, Сг и Ni и дают раскисляющую смесь в коли-
честве 450 кг (1,5% от веса садки), состоящую из 45 кг молотого
кокса, 90 кг платжк01ВО1Г0 шпата, 315 кг извести (отношение
1:2:7). В этой смеси '/3 шпата может быть заменена песком.
Раскисление только углеродом (слабо карбидный шлак) произ-
водится в течение 1 часа.
Из состава шихты и анализа пробы по расплавлении ясно,
что содержание хрома и никеля не требует корректировки. Плав-
ку необходимо довести до заданного состава по углероду, мар-
ганцу, молибдену и кремнию. Повышаем содержание марганца
до 0,6%, а молибдена до 0,20%.
Принимая угар равным 3% находим, что металла в печиЗОХ
Х0,97=29,1 т.
Необходимо присадить:
а) ферромарганца (80% Мп)
29,1 1000(0,60 — 0,42) .
-—1-----—--------—= 65,4 кг;
100-0,8
б) ферромолибдена (60% Мо)
29,1-1000(0,20 — 0,16)
-------------------------------— = 19,5 кг.
100-0,6
в) кремния
29,1 -1000(0,30 — 0,13) = 49 кг.
Так как применяют диффузионное раскисление под белым
шлаком, то кремний вводят на шлак молотым ферросилицием,
из которого металлом усваивается лишь половина.
Поэтому 75%-ного ферросилиция требуется
49
0,75-0,50
130 кг;
из него переходит в металл 32 кг железа и 49 кг кремния.
136
Расчет шихты для выплавки электростали
Расчет добавочных материалов при выплавке стали в дуговых печах 137
Ферромолибден присаживают после получения анализа по
расплавлении, а ферромарганец в начале восстановительного
периода.
Ферросилиций загружают тремя порциями; из них первую
дают примерно через 1 час. 10 м,цн. от начала восстановительно-
го периода. Чтобы поддержать в печи восстановительную атмос-
феру, наряду с ферросилицием забрасывают в печь по несколь-
ку лопат молотого кокса. Общая продолжительность выдержки
под белым шлаком 1,5 часа. За это время из шлака и электродов
перейдет в металл 0,04% • 1,5=0,06% С. Готовый металл будет со-
держать 0,38% С; 0,60% Мп; 0,30% Si; 0,74% Сг; 1,59% Ni.
0,20% Мо.
Шлак перед выпуском должен содержать не более 0,7% FeO
и не менее 55% СаО.
Температура металла при выпуске должна быть 1620°, тем-
пература металла в начале разливки 1570°.
Для окончательного раскисления и регулирования размеров
зерна в ванну вводят на штанге 1 кг/т алюминия, т. е: 29 кг.
Металл из печи выпускают со шлаком. Выдержка в ковше
длится около 10 мин. Разливку ведут сифоном. Развес слитков
зависит от мощности обжимного стана.
Вес металла в ковше 29,1+0,065+0,019 + 0,09 + 0,029 =
= 29,30 т.
Вес литников составит
29,3-1,5 n .Qn
---------= 0,439 т.
100
Из плавки можно отлить 10 слитков по 2,84 т.
Вес недолива: 29,30—(28,4 + 0,44) — 0,46 т.
Быстрорежущая сталь. Существует несколько марок быстро-
режущей стали. Состав стали Р18: 0,70—0,80% С; не более
0,40% Si; .не более 0,40% Мп; 17,5—19,0% W; 3,8—4,6% Сг;
1,0—1,4% V: не более 0,030% Р; не более 0,030% S.
Быстрорежущую сталь отливают в слитки небольшого веса
(200—300 кг). Затруднения, возникающие при отливке большого
числа мелких слитков, вынуждают выплавлять быстрорежущую
сталь в печах емкостью до 10 т.
Высоколегированную быстрорежущую сталь выплавляют ис-
ключительно методом переплава, при этом одновременно с отхо-
дами загружают ферровольфрам и феррохром.
Шихту составляют обычно из отходов нескольких марок.
Один из возможных вариантов шихты приведен в табл. 81.
Загрузку ведут таким образом, чтобы мягкое железо и мало-
легированные отходы располагались под электродами, ферро-
вольфрам — в центре между электродами, феррохром и высоко-
Таблица 81
Содержание элементов в составляющих, %
Состав шихты с W Сг V Мп Si
1 Отходы марки Р18 —20% . . . » » В1 и В2 — 15% • • » » ЗХВ8 — 10% . . . ( » » ЗОХГСА — 10% . . . » » Ж2 — 10% . . . Мягкое железо — 15% . . . Ферровольфрам — 17% . . . Феррохром — 3% . . . 100% 0,75 1,10 0,30 0,32 0,20 0,15 0,20 6,0 17,8 1,5 • 8,0 80 4,0 0,2 2,5 0,9 13,0 60,0 1,1 0,35 0,3 0,3 0,25 0,9 0,3 0,2 0,4 0,25 0,20 0,30 0,90 0,50 0,05. 0,7
легированные отходы с низкой температурой плавления — бли-
же к откосам печи. Такое расположение шихты ускоряет плавле-
ние, уменьшает угар (улет) легирующих элементов, уменьшает
науглероживание шихты.
Количество элементов, вносимое шихтовыми материалами,
показано в табл. 82.
Таблица 82
1 Содержание элементов в шихте, кг
Составляющие шихты Вес
С W Сг V Мп Si
м
к»
I w Отходы Р18 2000 15 3-56 80 22 6 5
» Bj и В2 1500- 16,5 22,5 3 — 4,5 3
» ЗХВ8 1000 3 80 25,0 3,6 2,5 3
» ЗОХГСА 1000 3,2 — 9,0 — 9,0 9,0-
» 2X13 1000 2,0 — 130 — 3,0 5,0
Мягкое железо 1500 2,2 — — — 3 0,7
1 Ферровольфрам 1700 3,4 1360 — — 6,8 —
* Феррохром 300 18,0 — 180 — .— 2,1
Итого 10000 63,3 1818,5 427 25,6 34,8 27,8
По мере плавления шихты для создания шлакового покрова
, на металле загружают в печь известь (общим количеством до 2%
от веса садки или соответствующее количество известняка) и пла-
виковый шпат (10% от веса извести).
Пробу металла для анализа берут после нескольких переме-
I шиваний ванны только тогда, когда сталевар кочережкой не на-
138
Расчет шихты для выплавки электростали
.щупывает больше скользких настылей ферровольфрама. В экс-
пресс-лаборатории делают полный анализ металла, определяя
содержание С, W, Сг, V, Мп, Si, Р. Через 10 мин. после первой
пробы берут вторую пробу, определяя в ней содержание С, W,
Сг и V. Получив анализ первой пробы, сверяют содержание воль-
фрама с расчетным. Если они приблизительно одинаковы, то
приступают к раскислению шлака. Если же содержание вольф-
рама заметно ниже расчетного, то продолжают плавление, тща-
тельно перемешивая металл на подине.
При выплавке быстрорежущей стали шлак не скачивают, так
как он содержит много окислов вольфрама, хрома, ванадия. В
табл. 83 приводятся составы шлака по расплавлении и перед вы-
пуском, а в табл. 84 — расчетный состав металла и состав пробы
по расплавлении.
Таблица 83
Время взятия пробы СаО SiO2 P2OS CaS CaF2 MgO A12OS
По расплавлении Перед выпуском 31,58 55,20 10,24 24,04 0,03 0,05 0,10 0,84 4,52 8,25 9,80 7,32 3,50 3,67
Продолжение табл. 83
Время взятия пробы МпО FeO Fe2O3 Сг2О3 WO. V2O5 СаС2
По расплавлении ... 1,51 5,52 4,04 16,20 7,50 5,46
Перед выпуском 0,10 0,20 Следы 0,10 Нет 0,23 0,50
Таблица 84
Состав металла С Мп Сг W V SI р S
Расчетный (по содержа- нию в шихте) По расплавлении .... 0,63 0,66 0,35 0,20 4,27 3,60 18,18 17,54 0,25 0,13 0,28 0,17 0.,023 0,022
Шлак по расплавлении имеет черную окраску из-за присут-
ствия в нем большого количества окислов металлов. Для вос-
становления ценных элементов шлак обрабатывают молотым
коксом и ферросилицием. Постепенно цвет шлака меняется, он
становится темно-зеленым, затем светло-зеленым, серым и, нако-
Расчет добавочных материалов при выплавке стали в дуговых печах 139
нец, белым. Для проверки 'содержания С, Мп, Cr,W и V вновь
посылают пробу в лабораторию.
При достаточном количестве кокса, извести и высокой темпе-
ратуре белый шлак переходит в карбидный. Присадками изве-
сти и шпата повышают основность шлака для удаления серы.
Восстановительный период продолжается около 2 час. За это
время содержание углерода в металле поднимается на 0,08% и
становится равным 0,74%.
После восстановления окислов шлака и в результате рас-
плавления остатков вольфрама содержание его поднимается на
0,44% и становится равным 17,98%, следовательно, корректиро-
вать содержание вольфрама в металле не нужно. Содержание
хрома, поднявшись на 0,30%, составит 3,90%.
Содержание ванадия должно быть равным 1,1%; после вос-
становления окислов шлака оно будет составлять 0,23%; потре-
буется присадить ванадия
10-1000-0,97 (1,1 —0,23) ос
---------------------------—-------—— = 85 кг,
100
или феррованадия с 40% V
85
0,40-0,95
224 кг.
Здесь 0,97 означает, что угар металла во время плавления ра-
вен 3%, а 0,95 — усвоение ванадия из феррованадия.
Учитывая добавку феррованадия, необходимо несколько по-
высить содержание хрома, так как прежнее его содержание —
3,90% — очень близко к нижнему пределу. Присадкой феррохро-
ма марки Хр4 (4% С и 60% Сг) поднимем содержание хрома на
0,2%. Для этого потребуется феррохрома
(9700 + 224)-0,2 =
100-0,60-0,98
Феррохром внесет углерода
34-4-100
100-9924
= 0,013%.
В металле перед выпуском будем иметь
0,74 + 0,01 =0,75% С.
Для окончательного раскисления за 2—3 мин. до выпуска
вводят на штанге 0,4 кг)т алюминия, т. е. 4 кг.
Металла в ковше будет
9700 + 224 + 34 + 4 = 9962 кг.
При весе слитка 200 кг из плавки годных слитков будет.
9962 : 200 = 49 шт.
Скрап и недоливы составят 162 кг, или 1,5% -
140
Расчет шихты для выплавки электростали
5. РАСЧЕТ ШИХТЫ ДЛЯ ВЫПЛАВКИ СТАЛИ
В ИНДУКЦИОННОЙ БЕССЕРДЕЧНИКОВОИ ПЕЧИ
Индукционные бессердечниковые печи как с кислой, так и
основной футеровкой в большинстве случаев используют для вы-
плавки сталей и сплавов методом сплавления материалов, а так-
же для переплава легированных отходов.
Приближенный метод расчета шихты для выплавки стали в
индукционной печи заключается в последовательном подсчете
необходимого количества ферросплавов и металлических состав-
ляющих. При расчете на тот или иной ведущий элемент учиты-
вается лишь угар этого элемента, а учет других элементов не
производится. Например, при подсчете количества феррохрома
расчет ведется лишь для хрома, а другие, входящие в состав
феррохрома элементы, не принимаются во внимание.
Требуется выплавить сталь марки 40ХН следующего химиче-
ского состава: 0,35—0,45% С; 0,5—0,8% Мп; 0,17—0,37% Si;
0,45—0,75% Сг; 1,0—1,5% Ni;< 0,030% Р; <0,030% S; ост. Fe.
Состав используемых шихтовых материалов показан в табл. 85.
Таблица 85
Материал Элементы. %
С Si Мп Сг Ni Fe
Чугун синтетический 3,53 Сл. 0,31 —_ . . Oct.
Феррохром ХрООО 0,078 0,48 — 69,3 —• »
Ферромарганец Мп1 1,0 1,0 90,0 — — »
Ферросилиций Си45 -— 44,7 —- — — »
Мягкое железо 0,06 Сл. 0,25 — — »
Никель — — — — 99,5 —
Расчет ведем на 40 кг жидкой стали.
1. Подсчет необходимого количества ферромарганца:
40000-0’5-. = 222 г
90,0
где 0,5 — расчетное содержание марганца;
90,0 — содержание марганца в ферромарганце.
2. Подсчет необходимого количества ферросилиция:
40000-0,37 оо,
---------- = 00 1
44,7
где 0,37 — расчетное содержание кремния.
Расчет шихты для выплавки стали в индукционной печи 141
3. Подсчет необходимого количества феррохрома:
40000 0,7
-------------------------— = 404 г,
69,3
где 0,7 — расчетное содержание хрома.
4. Подсчет необходимого количества никеля:
40000-1,4 ссп
-------------------------— = 560 г,
99,5
где 1,4 — расчетное содержание никеля.
5. Подсчет количества синтетического чугуна, необходимого
для науглероживания:
.40000-°’44 = 4985 г.
3,53
Принимая общий угар металла за плавку 3%, определим вес
твердой завалки:
40000-1,03 = 41200 г.
6. Определение необходимого количества мягкого железа:
41200 — (250 + 331 + 404 + 560 + 4985) = 34220 г.
Для окончательного раскисления используем первичный алюми-
ний в количестве 0,1% по алюминию, т. е. в нашем случае 40 г.
В результате данной шихтовки был получен металл следующего
химического состава: 0,40% С; 0,67% Мп; 0,24% Si; 0,67% Сг;
1,43% Ni; 0,014% Р; 0,022% S; ост. Fe.
ГЛАВА III
РАСЧЕТ ШИХТЫ ДЛЯ ВЫПЛАВКИ ФЕРРОСПЛАВОВ
Руднотермические .процессы производства ферросплавов
весьма многообразны.
Разнообразие технологических схем производства опреде-
ляется как физико-химическими свойствами восстанавливае-
мых окислов, так и многими другими причинами (качеством ис-
ходного сырья, желанием иметь минимальное количество вред-
ных и посторонних примесей, концентрациями ведущего элемента,
технико-экономическими показателями процесса и т. д.).
В данном пособии показаны методы расчета шихты для не-
которых широко используемых ферросплавов.
Для большинства ферросплавов расчет шихты наиболее
удобно производить на 100 кг руды или концентрата.
Так, например, шихту для производства ферросилиция рас-
считывают на 100 кг кварцита, для углеродистого ферромарган-
ца— на 100 кг марганцевой руды, для рафинированных сортов
феррохрома — на 100 кг хромовой руды, для ферровольфрама и
ферротитана — на 100 кг концентратов и т. д.
Состав рудной составляющей шихты может изменяться;
равным образом переменной является влажность материалов, в
частности восстановителя. Естественно, что часто пересчиты-
вать шихту необязательно. В цехах имеются корректировочные
таблицы, по которым вносятся поправки при дозировке шихты.
е
1. РАСЧЕТ ШИХТЫ ДЛЯ ПЛАВКИ 75%-ного ФЕРРОСИЛИЦИЯ
Расчет ведем на 100 кг кварцита. Состав исходных материа-
лов приведен в табл. 86.
Допускаем, что сера и фосфор из стружки переходят в сплав,
а сера коксика улетучивается.
Принимаем следующее распределение окислов в процессе
плавки:
Окислы SiO2 Fe2O3 А12О3 СаО Р2О6 MgO SO3
Восстанавливается, %............ 98,0* 99,0 50,0 40,0 100,0 0 100»
Переходит в шлак, % ...... 2,0 1,0 50,0 60,0 0 100,0 0
7% восстанавливается, до SiO, 91% до Si.
Расчет шихты для плавки 75*>1о-ного ферросилиция
143-
Таблица 86
Наименование материалов SiO2 Fe2O8 AlgOg СаО MgO P2O5 so3 p
Кварцит мытый .... 97,0 0,3 0,7 0,3 0,1-
Коксик сушеный .... — — — — — « — — —
Зола коксика 48,7 20,0 24,0 5,0 1,0 0,3 1,01 —
Железная стружка . . . — — — — — — s 0,03 0,03
Электродная масса . . . — — — — — — — —
Зола электродной массы 50,0 14,0 23,0 8,0 3,0 — so3 2,0 —
Продолжение табл. 86
Наименование материалов Fe Мп Si с Зола Влага Лету- чие
Кварцит мытый .... 1,6
Коксик сушеный .... — — — 85,0 10,0 1.0 4,0
Зола коксика — — — — .— — —
Железная стружка . . . 90,0 0,4 0,3 0,24 — 5,0 4,0*
Электродная масса . . . — — — 85,0 10,0 — 5,0
Зола электродной массы — — — — — — —
* Масло.
Принимаем следующее распределение восстановленных эле-
ментов:
Элемент Si Fe Al Са Р S SiO
Переходит в металл, % 100 95 85 85 50 — —
Улетучивается, %...................— 5 15- 15 50 100 100
Расчет восстановителя
Потребность в углероде для восстановления окислов кварци-
та рассчитана в табл. 87.
Для связывания 49,168 кг кислорода в окись углерода 'Необ-
ходимо углерода
49,168-12 ос „„„
—---------= 36,876 кг.
16
Часть углерода, вносимого коксиком, затрачивается на вос-
становление окислов золы коксика.
144
Расчет шихты для выплавки ферросплавов
Таблица 87
Окисел Из 100 кг кварцита восстанавливается, кг При восстановлении выделится кислорода, кг
SiO2 до Si SiO2 » SiO Fe2O3 » Fe A12O3 » Al CaO » Ca 97,0-0,91=88,27 97,0 0,07= 6,79 0,‘3-0,99= 0,30 0,7-0,50= 0,35 0,3-0,40=0,12 88,27-32:60 =47,07 6,79-16:60 = 1,81 0,30-48:160= 0,089 0,35-48:102= 0,165 0,12-16 : 56= 0,034
Всего. 49,168
Подсчет кислорода, выделяющегося при восстановлении зо-
лы коксика, приводится в табл. 88.
Таблица 88
Окисел
Из 100 кг кокса восстанав-
ливается, кг
При восстановлении
выделяется кислорода, кг
SiO2 до Si 10-0,487-0,91=4,432
SiO2 » SiO 10-0,487-0,07=0,341
Fe2O8 » Fe 10-0,20 -0,99=1,980
AI0O3 » Al 10-0,24 -0,5 =1,200
CaO » Ca 10-0,05 -0,4 =0,200
P„O5 » P 10-0,003-1,0 =0,03
SO3 » S 10-0,01 -1,0 =0,10
4,432-32: 60=2,364
0,341-16 : 60=0,091
1 ,980-48:160=0,594
1,200-48:102=0,565
0,200-16: 56=0,057
0,03 - 80:142=0,017
0,10 - 48 : 80=0,06
Всего: 3,748
Для восстановления этих окислов требуется углерода
?’748.:12. = 2,810 кг.
16
Из имеющихся в 100 кг кокса 85 кг углерода будет израсхо-
довано:
на восстановление окислов золы 2,81 кг\
на восстановление окислов кварцита 85,0 — 2,81 = 82,19 кг,
или 82,19%.
Для восстановления 100 кг кварцита требуется 36,876 кг угле-
рода или
36,876 . . ос
—------= 44,86 кг коксика.
0,8219
Принимаем, что 8% коксика сгорает на колошнике и расхо-
дуется на науглероживание сплава.
Расчет шихты для плавки 75<Чн-ного ферросилиция 145
При этом условии потребуется коксика
44,86 : 0,92 = 48,76 кг.
Углерод электродов участвует в реакциях восстановления.
Расход электродной массы на 1 т кварцита (при плавке
75%-ного ферросилиция) равен 17 кг. Электродная масса со-
держит золу, окислы которой также частично восстанавли-
ваются.
Расчет количества кислорода, выделяющегося при восстанов-
лении золы электродной массы, приведен в табл. 89.
Таблица 89
Окисел Из 1,7 кг электродной массы восстанавливается, кг При восстановлении выделяется кислорода, кг
SiO2 до Si SiO2 » SiO Fe2O3 » Fe A12Os » Al CaO » Ca SO3 » S 1,7-0,1-0,5 -0,91=0,077 1,7-0,1-0,5 .0,07=0,006 1,7-0,1-0,14.0,99=0,024 1,7-0,1-0,23-0,50=0,020 1,7-0,1-0,08-0,40=0,005 1,7-0,1-0,02.1,0 =0,003 0,077-32: 60=0,041 0,006-16: 60=0,002 0,024-48:160=0,007 0,020-48:102=0,009 0,005-16: 56=0,001 0,003-48 : 80=0,002
• Всего: 0,062
Для связывания 0,062 кг кислорода в окись углерода тре-
буется углерода
0,062-12 „ п
--------= 0,046 кг.
16
Электродная масса вносит углерода
1,7-0,85= 1,445 кг.
Приблизительно половина этого углерода расходуется на вос-
становление окислов, что уменьшает потребность в коксе на
/ 1,445 — 0,046
\ 2
: 0,8219 = 0,853 кг.
Таким образом, потребность в коксе на колошу, содержащую
100 кг кварцита, равна 48,76—0,85 — 47,91 кг.
Расчет состава сплава
Количество элементов, восстановленных -из 100 кг кварцита,
47,91 кг кокса и 1,7 кг электродной массы, показаны в табл. 90.
Данные о распределении восстановленных элементов приве-
дены в табл. 91.
|0 Ф. П. Еднсрал и А. Ф. Филиппов
146
Расчет шихты для выплавки ферросплавов
Таблица 90
Эле- мент Вносится, кг Все- го, к
из кварцита из золы кокса из золы электродной массы
Si 88,27—4^, 07=41,20 (4,432—2,364)-0,479= =0,990 0,077—0,041=0,036 42,226
Al 0,35—0,165=0,185 (1,20—0,565). 0,479= =0,304 0,020—0,009=0,011 0,500
Fe 0,30—0,089=0,211 (1,98—0,594)-0,479= =0,664 0,024—0,007=0,017 0,892
Са 0,12—0,034=0,086 (0,20—0,057)-0,479= =0,068 0,005—0,001=0,004 0,158
Р — (0,030—0,017).0,479= =0,006 — 0,006
S — 0,10—0,06=0,04 0,003—0,002=0,001 0,041
Таблица 91
Элемент Перейдет в сплав кг В улет, кг
Si 42,226 SiO= (6,79—1,81)^(0,341—0,091)-0,4794-
+(0,006—0,002)=5,104
Al 0,500-0,85=0,425 0,500—0,425=0,075
Fe 0,892-0,95=0,847 0,882—0,847=0,035
Са 0,158-0,85=0,134 0,158—0,134=0,024
Р 0,£109-0,50=0,005 0,009—0,005=0,004
S — 0,041
Всего: 43,637 Всего: 5,283
Общий вес сплава, содержащего 76% Si, равен
42,226 : 0,76 = 55,56 кг.
Кожухи самоспекающихся элетродов вносят 0,2 кг железа
на 100 кг кварцита, прутья для прокалывания —1,2 кг железа
Необходимо добавить железа
55.56—1,4 — 43,64= 10,52 кг,
или
10,52:0,90 = 11,70 кг стружки.
А
Данные о составе и весовом 'количестве металла приведены
в табл. 92.
Расчет шихты для плавки 75<Чг,-ного ферросилиция
147
Таблица 92
Элемент Вносится, кг Общий вес
из кварцита, кокса и элек- тродов из стружки из кожухов и прутьев кг %
Si 42,226 11,70-0,003=0,035 42,261 75,87
Al 0,425 — — 0,425 0,76
Fe 0,847 11,70-0,9=10,530 1,40 12,777 22,926
Са 0,134 — — 0,134 0,24
Р 0,003" 11,70-0,0003=0,004 — 0,007 0,013
С - 0,028* 11,70-0,0024=0,02'8 — 0,056 0,10
Мп «*• СХ 11,70-0,004=0,047 — 0,047 0,084
S — 11,70-0,0003=0,004 — 0,004 0,007
Всего: — — — 55,711 100,00
* 75%-ный сплав содержит 0,1% С или 55,56-0,001=0,056 кг С. Если 0,028 кг угле-
рода вносится стружкой, то из кокса перейдет в сплав 0,056—0,028=0,028 кг С.
Расчет состава и количества шлака
В табл. 93 'приведен расчет состава и количества шлака.
Кратность шлака 3,431 :55,711 ~ 0,06.
Количество газов
Сгорает углерода кокса и электродов на колошнике
1,445 ^47,91-0,85 — 36,876 -0,046 — 0,028 — 2,77-0,4791 =
" '' = 42,177 — 38,277 = 3,900 кг.
Для сжигания этого количества углерода потребуется кис-
лорода
3,900-— = 5,20 кг.
12
Этому количеству кислорода сопутствует азот
5,20-0,77 .„
—---------= 17,40 кг.
0,23
Всего будет израсходовано воздуха
5,20 + 17,40 = 22,60 кг.
При окислении углерода кислородом воздуха образуется
3,900-— = 9,10 кг СО.
12
ю*
148
Расчет шихты для выплавки ферросплавов
Идет на образование шлака, кг
05
При окислении углерода оки-
слами кварцита образуется
36,876- — = 86,05 кг СО.
12
При окислении углерода оки-
слами золы коксика образуется
О 4791-2,77- —= 3,10 кг СО.
12
При окислении углерода оки-
слами золы электродной массы
образуется
0,046- М = 0,107 кг СО.
12
Летучие и влага кварцита,
коксика, электродной массы и
стружки составят
100-0,016 + 47,91 -0,05 + 1,7-
• 6,05+ 11,70-0,09.= 5,134 кг.
Всего образуется газов
17,40 + 9,10 + 86,05+ 3,10 +
+0,107 + 5,134= 120,891 кг.
Материальный баланс
Материальный баланс про-
цесса приведен в табл. 94.
Расход шихтовых материалов
на 1 tn сплава, кг
Расчетный I960 г..
Кйарцит . . . Железная 100-1000 плановый
= 1795 1840 -= 210 200
55,711 11,70-1000
стружка . . ’ 55,711 47,91-1000
Коксик 55,704 = 860 850
Расчет шихты для плавки 75elt>-Hozo ферросилиция
149
Таблица 94
Приход Расход
Наименование мате- риалов кг % Наименование продукта кг %
Кварцит Кокс ... Железная стружка Электродная масса Воздух на горение кокса и электродов Железо кожухов и прутьев . . . . . 100,00 47,91 11,70 1,70 22,60 1,40 53,97 25,85 6,32 0,92 12,18 0,76 Сплав ... Шлак * Газы Улет Невязка . . . 55,711 3,431 120,891 5,283 —0,006 30,07 1,86 65,27 2,80 0,002
Всего . . 185,310 100,00 Всего . . 185,316 100,00
Упрощенный расчет шихты
для плавки 75%-ного ферросилиция
Расчет ведется на 100 кг кварцита с 97% SiO2.
Задано в печь кремния с кварцитом
100-0,97- — — 45,3 кг.
60
Восстанавливается кремния
45,3-0,98 = 44,4 кг.
Необходимо углерода для восстановления кремния
44,4-— = 38,05 кг.
28
Необходимо сухого коксика
38,05 . . с
-----= 44,8 кг.
0,85
Получается сплава (при использовании кремния 0,9 и содер-
жании кремния в сплаве 76%)
45,3-0,9 „
--------= 53,6 кг\
0.76
в нем железа (при содержаниижелеза в сплаве 22%)
т 53,6-0,22 = 11,8 кг.
Вносится железа кожухом электродов 0,2 кг на 100 кг квар-
цита и прутьями для прокалыва ния 1,2 кг.
150 Расчет шихты для выплавки ферросплавов
Необходимо внести железной стружки
11,8 — 1,4 . , с
--------— = 11,6 кг.
0,9
Расход шихтовых материалов на тонну сплава, кг:
Кварцита .... 100 : 53,6-1000 = 1866
Кокса сухого . . 44,8 : 53,6-1000 = 836
Железной стружки 11,6 : 53,6-1000 = 216
Тепловой баланс
Приход тепла
Теплота окисления углерода до СО по реакции С +’/202=00
составляет 2222 ккал [кг углерода.
При окислении углерода коксика и электродов выделяется
тепла
Qi = (47,91 -0,85 + 1,7-0,85)-2222 = 93717 ккал.
Тепло от экзот'р'мическ-их реакций. Образова-
ние силицида железа происходит по реакции
Fe Si = FeSi; Д Н = — 19100 кал.
При этом на 1 кг железа выделяется тепла
19100: 56 = 341 ккал.
В 75%-ном ферросилиции все железо связано в силицид же-
леза. Теплота образования силицида железа (12,77 кг железа)
составит
12,77-341 = 4355 ккал.
Образование силикатов А12О3 и СаО (остальными пренебре-
гаем) происходит по следующим реакциям:
А12О3 + SiO2 = Al2SiOB; A Н = — 45950 кал-,
на 1 кг А120з выделяется 450 ккал-,
qY — 0,945-450 = 425 кал.
СаО + SiO2 = CaSiO3; Д Н = — 21750 кал-,
на 1 кг СаО выделяется тепла 388 ккал.
При 0,332 кг СаО выделится
q2 = 0,322-388 = 129 ккал.
Расчет шихты для плавки 75°/о-ного ферросилиция 151
Всего в результате экзотермических реакций выделяется
тепла
Q2 = 4355 4- 425 + 129 = 4909 ккал.
Тепло, вносимое шихтовыми материалами
при 25°, ккал-.
Кварцит............ 100-0,168-25 = 420
Коксик............. 47,91-0,20 - 25 = 239
Железная стружка . . . 11,7 -0,11 -25= 32
Итого . . . 691
Всего приход тепла:
93717-4- 4909 + 691 = 99317 ккал.
Расход тепла
Расход тепла на эндотермические реакции.
Окислы диссоциируют следующим образом:
1) SiO2 -> Si + О2; LH = 206 000 кал,
или 3433 ккал на 1 кг SiO2.
Диссоциировало кремнезема (для упрощения расчетов сюда
включено и SiOs, диссоциировавшее до SiO):
88,27 + 6,79 -4- (4,432 4- 0,341)-0,4791 + 0,077 + 0,006 = 97,430 кг,
для чего потребовалось тепла
97,430-3433 = 334 477 ккал.
2) А12О3 -> А1 + 3/2О2; Д Н = 393300 ккал,
или 3856 ккал на 1 кг А12О3.
Диссоциировало глинозема
0,35 + 1,200-0,4791 4- 0,020 = 0,95 кг,
требуется тепла на диссоциацию
0,95 • 3856 = 3663 ккал.
3) СаО —»Ca + V2O2; Д// = 151700 кал, или 2709 ккал на
1 кг СаО.
Диссоциировало окиси кальция
0,12 + 0,20-0,4791 + 0,005 = 0,220 кг,
для чего потребовалось тепла
0,220-2709 = 596 ккал.
4) Fe2O3-»2Fe +-—О2; Д// = 195 200 кал, или 1220 ккал на
1 кг Fe2O3.
152 Расчет шихты для выплавки ферросплавов
Диссоциировало окиси железа
0,30 + 1,98-0,4791 + 0,024 = 1,27 кг,
потребовалось тепла на диссоциацию
1,27-1220= 1549 ккал.
5) Р2О5->2Р-г 5/2О2; Д Н = 360 000 кал, или 2535 ккал на
1 кг Р2О6.
Диссоциировало пятиокиси фосфора
0,030-0,4791 =0,014 кг,
потребовалось тепла на диссоциацию
0,014-2535 = 35/сксл.
Суммарное количество- тепла на диссоциацию оки-слов:
Qi = 334 477 + 3663 + 596 + 1549 + 35 = 340 320 ккал.
Теплосодержание ферросилиция при 1800° С:
qsi = 124,5 -|- 0,232-1800 = 542,1 ккал/кг\
qPe = 22,26 + 0,1942-1800 = 371,8 ккал/кг;
(542,1-75,87)+ (371,8-22,93)
<7FeSi = ----——’-------------- = 497 ккал/кг.
Q2 = 55,704-497 = 27 685 ккал.
Теплосодержание шлака при 1800° С:
q = 0,286 t = 0,286 -1800 = 514,8 ккал/кг.
Q3 = 514,8-3,431 = 1766 ккал.
Теплосодержание газообразных продуктов.
Допустим, что газы покидают печь при средней температуре
600°. Для упрощения расчета принимаем теплоемкости всех
газообразных продуктов равными теплоемкости окиси углеро-
да—основной составляющей газообразной фазы: теплосодержа-
ние 1 м3 СО при 600° равно 194,5 ккал.
п 120,89-22,4-194,5 1ОО1П
= —-—-—’------— = 18 810 ккал.
28
Потери тепла кладкой печи. Общая поверхность
трехфазной печи мощностью около 8000 ква составляет 100 м2.
Температуру кожуха можно принять равной в среднем 130°.
Удельный тепловой поток при температуре окружающего возду-
ха 25° равен ~ 1600 ккал-час]м2. Печь теряет тепла в час
1600-100= 160000 ккал.
Расчет шихты для плавки 75%-ного ферросилиция
153
Производительность печи в час равна приблизительно 0,8 т,
75 %-кого ферросилиция или 0,8- 1795 = 1436 кг кварцита.
В .пересчете на 100 кг кварцита тепловые потери будут
равны:
п 160000 100 1|О|1
(Л =----------= 11211 ккал.
1436
Тепловые потери колошника. По эксперименталь-
ным данным тепловые потери через колошник при плавке
45%-ного ферросилиция составляют 3% от общих потерь (без
учета химической энергии отходящих газов). Примем для
75%-него ферросилиция эту величину (Qe) равной 10%
Общий расход тепла будет равен
(2^5 =340 320 + 27 685+ 1766+ 18 810 + 11 211 =399 792 ккал.
С учетом потерь тепла через колошник печи суммарный
расход тепла
„ 399 792
О, . —--------= 444 210 ккал.
*-6 0,90
Определение расхода электроэнергии. Раз-
ность между статьями расхода и прихода тепла равна 444210—
99317=344893 ккал или
344 893: 860 — 401 кет-ч.
Недостающее количество тепла покрывается подводимой элек-
троэнергией. Учитывая, что электрический к. п. д. современных
Таблица 95
Приход Расход
Статья ккал % Статья ккал t %
Электроэнергия . . Окисление углерода 396374* 79,97 Диссоциация окислов Тепло металла . . . 340320 27685 68,65 5,59
до СО Образование силици- 93717 18,90 Тепло шлака .... Тепло газов .... 1766 18810 0,36 3,79
дов железа и силикатов Внесено шихтовыми 4909 0,99 Потери тепла кладкой Потери тепла через 11211 2,26
материалами 691 0,14 колошник Электрические поте- ри и невязка .... 44418 51481 8,96 10,39
Всего ... 495691 100,0 Всего . . . 495691 100,00
460.0.860=396374 ккал.
154 Расчет шихты для выплавки ферросплавов
трехфазных печей составляет приблизительно 87%, можно оп
ределить расход электроэнергии на 100 кг кварцита:
401: 0,87 = 460,9 квт-ч.
Расход на 1 т сплава (76% Si)
460,9-1795 c<y7Q
— -----— = 8273 квт-ч.
100
Тепловой баланс плавки 75%-ного ферросилиция приведен в
табл. 95.
2. РАСЧЕТ ШИХТЫ ДЛЯ ПЛАВКИ
УГЛЕРОДИСТОГО ФЕРРОМАРГАНЦА БЕСФЛЮСОВЫМ МЕТОДОМ
Целью плавки бесфлюсовым методом является получение
наряду с углеродистым ферромарганцем марганцовистого шлака
с низким содержанием фосфора. Этот передельный шлак являет-
ся основным материалом, из которого получают низкофосфорис-
тый силикомарганец—полупродукт для производства средне-
углеродистого ферромарганца. Задаемся составом ферромар-
ганца (по основным элементам): 80% Мп; 1,5% Si; 6,5% С;
12% Fe; 0,03% Р.
Состав передельного шлака: 35—40% А1п; 40—30% SiOz-
Сведения о химическом составе сырых материалов даны в
табл. 96.
Таблица 96
Расчет ведем на 100 кг марганцевой руды. На основании
опытных данных задаемся следующим распределением восста-
новленных элементов, %:
В металл В шлак В улет
Марганец............... 60 30 10
Железо................. 94 6 —
Расчет шихты для плавки углеродистого ферро мар, бесфл. методом 155
Кремний.................. 4 96 —
Фосфор.................. 77 3 20
Сера коксика ..... — 50 50
100 кг руды содержат марганца:
55
В МпО2 ............. 59-----= 37,29 кг.
1 87
55
В МпО...............14—— =10,84 кг
2 = 48,13 кг
Из этого количества переходит:
в сплав
48,13-0,6 = 28,88 кг;
в шлак
48,13-0,30 = 14,44 кг;
в улет
48,13-0,10 = 4,81 кг.
Получается ферромарганца
28,88:0,8 = 36,11 кг.
Требуется железа
36,11-0,12 = 4,33 кг.
Из 100 кг марганцевой руды восстановится железа
100-0,02-— -0,94= 1,32 кг.
160
Расчет восстановителя
Принимаем, что высшие окислы марганца превращаются в
закись-окись марганца путем диссоциации при нагреве. Восста-
новление закись-окиси и закиси марганца происходит твердым
углеродом коксика.
Количество кислорода, выделяющегося при восстановлении
окислов руды, показало в табл. 97.
Всего кислорода, связываемого твердым углеродом,
14,44 кг.
Для связывания 14,44 кг кислорода в окись углерода тре-
буется углерода
14,44- — = 10,83 кг.
16
Часть углерода, вносимого коксиком, затрачивается на вос-
становление окислов золы коксика.
156
Расчет шихты для выплавки ферросплавов
Таблица 97
Реакция Из 10 0 кг руды восстанав- ливается, кг При восстановлении выде- ляется кислорода, кг
ЗМпО2 = Мп3О4 + О2 Мп3Оа 4- С = ЗМпОт|-СО МпО 4- С = Мп 4- СО SiO2 4- 2С = Si 4- 2СО Fe2O3 4- ЗС = 2Fe 4- ЗСО Р2О5 4- 5С = 2Р 4- 5СО 929 59.— = 51-76 Мч-'А 2Ь1 213 51,76-— = 48,14 МпО 229 (48,14+14,0)-0,7-|j = =33,69 Мп 28 13-0,04-—= 0,24 Si 60 1,32 Fe Л 62 0,35-0,97-— = 0,15Р 142 59 — 51,76 = 7,24 16 51,76-— = 3,62 229 16 62,14-0,7- — = 9,80 0,24-32:28 = 0,27 1,32-48:112= 0,56 0,15-80:62= 0,19
Для восстановления окислов железа и кремнезема, содержа-
щихся в золе 100 кг коксика, требуется углерода, кг:
Fe2O3 + ЗС = 2Fe + ЗСО . . . 12,0-0,29 0,94 ~ = 0,74
24
SiO2 +2С = Si 4- 2СО . . . . 12,0-0,39-0,04---= 0,07
2 = 0,81 кг
Активного углерода в кексике содержится
78,0 — 0,81 = 77,19 кг, или 77,19%.
Для восстановления окислов руды требуется коксика
10,83:0,7719= 14,03 кг.
Для науглероживания сплава требуется углерода
36,11-0,065 = 2,35 кг
или коксика 2,35:0,7719=3,05 кг.
Расход электродной массы на 100 кг руды составляет 0,8 кг;
при содержании в ней 85% углерода она заменит
0,8-0,85:0,7719 = 0,88 кг коксика.
Расчет шихты, для плавки углеродистого ферромар. бесфл. методом 157
Если учесть, что 10% углерода коксика сгорит на колошни-
ке, то 'потребуется коксика
(14,03 + 3,05 —0,88)-1,10= 17,83 кг.
Коксик внесет золы
17,83-0,12 = 2,14 кг.
Из золы коксика перейдет в сплав:
железа
112
2,14-0,29-0,94- — = 0,41 кг,
160
кремния
2,14-0,39-0,04-— = 0,014 кг,
69
фосфора
2,14- 0,002 • 0,77 • — = 0,001 кг;
142
при этих реакциях освободится кислорода
0,173 + 0,019 + 0,002 = 0,194 кг,
12
на что требуется 0,194- —=0,083 кг углерода.
16
В сплав перейдет железа из руды и золы коксика
1,32 + 0,41 = 1,73 кг.
Требуется внести железа стружкой
4,33— 1,73 = 2,60 кг,
для чего потребуется железной стружки
2,60 : 0,90 = 2,89 кг.
Состав и количество сплава
кг %
Мп . . 28,88+ (2,89-0,004) = 28,89 80,34
Fe . . . 1,32 +0,41 +2,60 = 4,33 12,04
Si . . . 0,24 +0,14 + (2,89-0,002) = 0,260 0,72
С . . . 2,35+ (2,89-0,034) = 2,360 6,55
Р . . 62 П ЧК О 77 1 П ЛГИ 1 to RO О = 0,118 0,33
• El р । |“ VI ? vJvl 1 -у + у О*? • j UvJv/Oу
S . . = 0,001 0,02
35,959 100,00
Состав и количество шлака
Расчет состава и количества шлака дан в табл. 98.
158
Расчет шихты для выплавки ферросплавов
Таблица 98
Окисел Переходит в шлак, кг
из марганцевой руды из золы коксика всего
кг %
МпО 71 14,44—= 18,64 55 2,14-0,020=0,043 18,683 50,38
SiO2 13-0,96= 12,48 2,14-0,39-0,96=0,800 13,280 35,81
FeO 144 2-0,06- = 0,10 160 144 2,14 -0,29 -0,06- — = 0,033 160 0,133 0,36
СаО 1,80 2,14-0,028=0,060 1,860 5,01
A12O3 2,00 2,14-0,26=0,556 2,556 6,89
MgO 0,40 2,14-0,01=0,021 0,421 1,14
р2о5 0,35-0,03=0,011 2,14:0,002-0,05=0,0002 0,011 0,03
Сера из коксика 17,83-0,016-0,5=0,14 0,140 0,38
Всего 37,084 100,00
Кратность шлака 37,084 : 35,959~ 1,0.
Количество газов
При восстановлении окислов руды и золы коксика выде-
ляется кислорода
14,44 + 0,173 + 0,019 + 0,002 = 14,634 кг.
При восстановлении образуется
14,634-— =25,62 кг СО.
16
До углекислоты сгорает углерода
17,83-0,78-0,10= 1,39 кг; 1,39 — 0,083= 1,307 кг,
где 0,083 — углерод, расходуемый на восстановление окислов
золы;
образуется СО2
1,307-— = 4,792 кг.
12
Для окисления углерода требуется кислорода
1,307-— = 3,485 кг.
12
Расчет шихты для плавки среднеуглеродистого ферромарганца
159
При диссоциации МпО2 выделяется кислорода 7,24 кг.
Свободный кислорад (7,24—3,485 = 3,755 кг) окислит
3,755-— =6,571 кг СО;
16
44
образуется углекислоты 3,755 — = 10,326 кг.
Всего образуется газов, кг:
Летучие коксика .................... (17,83-0,024) .
Летучие электродной массы .... (0,8-0,15) . .
Летучие стружки....................(2,89-0,09)) . .
Влага руды ........................(100-0,0745)
Влага коксика......................(17,83-0,06)
Улет марганца...............................
/ 62 \
Улет фосфора (0,35-0,20--------1...................
0,428
0,120
0,260
7,450
1,070
4-810
0,031
4,981
Улет серы (17,83-0,016-0,5)
0,140.
Материальный баланс плавки
Задано
кг
Руда марганцевая . . . . 100,00
Коксик..................17,83
Стружка................ 2,89
Электродная масса ... 0,80
Получено ке
Сплав............................. 35,959
Шлак.............................. 37,084
Г азы:
летучие коксика, стружки и элект-
родной массы (0,428 4 0,260 4
40,120).......................... 0,808
влага руды и коксика (7,450 4
4 1,070).......................... 8,520
улет элементов....................4,981
окись углерода (25,62—6,571) . 19,05
углекислый газ (4,792 4 Ю,326) . 15,118
Итого газов . . . 48,477
Всего . . . . 121,520
Всего . . . . 121,520
Расход материалов на 1 т сплава (80% Мп), кг:
Произвол-
Расчетный ственныЙ
Руды марганцевой (48% Мп)
Железной стружки . . . .
Коксика...................
Электродной массы ....
100:35,959•1000 = 2780 2736
2,89:35,959-1000 = 80 84
17,83:35,959-1000 = 496 516
0,80:35,959-1000= 22 ; —
3. РАСЧЕТ ШИХТЫ
ДЛЯ ПЛАВКИ СРЕДНЕУГЛЕРОДИСТОГО ФЕРРОМАРГАНЦА
Требуется получить сплав приблизительно следующего со-
става: 86% Мп; 1,5% Si; 1,0% С; 0,3% Р.
Расчет будем вести на 100 кг силикомарганца.
360
Расчет шихты для выплавки ферросплавов
Состав шихтовых материалов в пересчете на основные со-
ставляющие .приведен в табл. 99.
Таблица 99
Химический состав, %
Шихтовые материалы СО2 Si02 СаО FeO А1гО3 MgO MnO, Mn P2O0 H2O
Марганцевая руда 12,00 1,32 2,33 0,88 0,85 75,92 48,0 0,41 6,29
-Известь 8,56 0,50 90,00 0,30 0,20 0,40 — — 0,04 —
С Si Fe Al P
Силикомарганец 0,9 20,0 -— 12,0 1,51 — — 65,5 0,09 —
На основании опытных заводских данных задаемся следую-
щими условиями:
1) использование кремния из силикомарганца 74,5%; 1,5%
переходит в сплав, остальное количество (24%) окисляется
кислородом диссоциации МпО2;
2) распределение марганца (руды): в металл — 32%, в
шлак — 52%, в улет—16%;
3) МпО2 диссоциирует до Мп3О4 без затраты кремния;
Мп3О4 до МпО восстанавливается кремнием;
4) 70% Р из руды переходит в сплав, 20% — в шлак, 10%—
в улет;
5) допускаем, что углерод электродов в восстановлении окис-
лов не участвует.
Определение навески марганцевой руды
1. При высокой температуре МпО2 диссоциирует до Мп3О4 по
реакции
ЗМпО2 = Мп3О4 4- О2;
получается из 100 кг руды
75,92 -—= 66,61 кг Мп3О4 и 75,92 — 66,61 = 9,31 кг О,.
261
2. При восстановлении Мп3О4 по реакции
2Мп3О4 % Si = 6МпО % SiO2
•образуется
66,61-— = 61,95 кг МпО
458
и выделяется кислорода, идущего на окисление кремния,
66,61 —61,95 = 4,66 кг.
Расчет шихты для плавки среднеуглеродистого ферромарганца
161
3. При восстановлении закиси марганца до металла по
реакции
2МпО 4-Si = 2Мп 4-SiO2
выделяется кислорода
61,95 (0,32 +0,16)--^ =6,704 кг.
Здесь 0,32 — соответствует 32% Мп, переходящего в сплав,
а 0,16—16% улета Мп.
4. Силикомарганец вносит кремния
100-0,20-0,76 =15,2 кг; из них 1,5 кг переходит в сплав.
5. Для связывания кислорода руды имеется кремния
15,2— 1,5= 13,7 кг;
13,7 кг кремния в состоянии связать 13,7- — = 15,65 кг кислоро-
да, что соответствует
15,65-100
4,66 + 6,704
_ 15,65-100
~ 11,364
= 138 кг руды.
Определение навески извести
В шлак перейдет:
а) из руды
138,0-0,12= 16,56 кг SiO2;
б) образуется при восстановлении руды кремнием силико-
марганца
13,7- — = 29,35 кг SiO2;
28
в) образуется при окислении кремния кислородом диссоциа-
ции МпО2
100-0,20-0,24-—= 10,28 кг SiO2.
28
Всего образуется кремнезема
16,56 + 29,35 + 10,28 = 56,19 кг.
При основности шлака 1,4 потребуется оснований:
56,19-1,4 = 78,67 кг;
в руде содержится оснований (1 кг MgO эквивалентен 1,4 кг
СаО)
138(1,32 + 0,85-1,4)__ 3
100
| | Ф. П. Еднерал и А. Ф. Филиппов
162
Расчет шихты для выплавки ферросплавов
Переходит
Источники поступления МпО SiO2 FeO
Руда марганцевая От окисления сили- комарганца Из извести .... 138 0,6195 X X 0,52 = 44,46 138 • 0,12= 16,56 29,35-р 10,28 = = 39,63 83,60 0,005 = = 0,418 138 • 023= 3,17 83,60 0,003 = = 0,251
Всего: кг % 44,460 23,72 56,608 30,21 3.421 1,83
Необходимо1 внести оснований известью
78,67 — 3,46 = 75,21 кг;
потребуется извести
75,21 : (0,90 + 0,004 -1,4) = 83,60 кг.
Количество и состав шлака
Расчет количества и состава шлака приведен в табл. 100.
Количество и состав металла
Расчет количества и состава металла приведен в табл. 101.
Таблица 101
Элемент Переходит в сплав, кг Состав ферро- марганца
из руды из силикомарганца ИТОГО
Мп 138-0,48-0,32=21,197 100-0,655=65,5 86,70 85,54
Fe — 100-0,12 =12,0 12,00 11,83
Si — 1,5 1,50 1,48
С — 0,9 0,90 0,89
Р 138-0,0018-0,7=0,174 100-0,0009=0,09 0,264 0,26
Всего 21,371 79,99 101,36 100,00
Т7 187,395 . о.
Кратность шлака ------------= 1,84.
1 101,36
Расчет шихты для плавки среднеуглеродистого ферромарганца
163
Таблица 100
в шлак, кг
А1,О3 СаО MgO P.O, Итого
138 0,0088 = = 1,21 102 138 • 0,013 = = 1,79 138 • 0,0085 = = 1,17 138-0,004 х X 0,20= 0,110 68,470
1,51 - = 54 = 2,852 — — — 42,482
83,60-0,002 = = 0,167 83,60 • 0,9 = = 75,24 83,60 0,004 = = 0,334 83,60-0,0004 = = 0,033 76,443
4,229 77,03 1,504 0,143 187,395
2,26 41,10 0,80 0,08 100,00
Количество газов
При диссоциации МпО2 руды выделяется кислорода
138-0,0931 = 12,848 кг.
При нагреве руды выделяется влаги
138,0-0,0629 = 8,680 кг.
При нагреве извести выделяется углекислоты
83,60-0,0856 = 7,157 кг.
Улет марганца составит
138-0,48-0,16= 10,598 кг.
Улет фосфора составит
138-0,0018-0,10 = 0,025 кг.
Для окисления 24% кремния из силикомарганца требуется
кислорода ।
100 - 0,24 0,20 • — = 5,48 кг.
28
Для окисления алюминия из силикомарганца требуется
кислорода
1,5-— = 1,33 кг.
54
11*
164
Расчет шихты для выплавки ферросплавов
После окисления кремния и алюминия останется свободного
кислорода
12,848 — 5,48 — 1,33 = 6,038 кг.
Материальный баланс
Задано, кг Получено, кг
Марганцевой руды..................138,0 Сплава............101,36
Силикомарганца....................100,0 Шлака........... 187,395
Извести.......................... 83,60 Газов.......... 21,875*
Улет .............10,623
Невязка........... 0,347
Всего
321,600
Всего . . . 321,600
* 8,680 + 7, 157 + 6,038 = 21 .875 кг.
Извлечение марганца
Задано марганца
(138-0,48) + (100-0,655) = 131,74 кг.
Перешло марганца в сплав 86,70 кг.
Извлечение
86,70-100 —сс оп/
Расход шихтовых материалов на 1 т сплава:
138-1000
Руды марганцевой (48% Мп) .... ------- „------= 13/1 кг
101,36
100-1000
Силикомарганца (20% Si; 65,5% Мп) . -- -------= 987 »
101,36
83,60-1000
11звести ... . .................— = 825 »
101,36
Производственные данные:
Руды марганцевой (48% Мп)................... 1378 кг
Силикомарганца (65% Мп).......... 1000 »
Извести............................ 800 »
4. РАСЧЕТ ШИХТЫ ДЛЯ ВЫПЛАВКИ МЕТАЛЛИЧЕСКОГО МАРГАНЦА
СИЛИКОТЕРМИЧЕСКИМ МЕТОДОМ
Современная технология производства металлического мар-
ганца состоит из трех этапов; производства бесфосфористого
передельного марганцовистого шлака, передельного богатого си-
ликомарганца, и, наконец, металлического марганца.
В соответствии с этим шихту рассчитывают отдельно для
каждой стадии производства.
Расчет шихты для выплавки металл, марганца силикотерм. методом 165
Расчет шихты для плавки бесфосфористого
передельного марганцовистого шлака
Расчет шихты ведем на 100 кг марганцевой руды с получе-
нием бесфосфористого марганцовистого шлака и попутного ме-
талла как побочного продукта плавки. Состав шихтовых мате-
риалов в пересчете на основные составляющие приведен в
табл. 102.
* Возможна выплавка передельного шлака с использованием марганцевой руды 3-г
сорта с повышенным содержанием SiO2 (около 20%).
Задаемся распределением элементов между продуктами
плавки (табл. 103).
Таблица 103
Элемент Степень перехода, % (от общего содержания в шихте)
в сплав в шлак в улет
Мп 8,0 86,0 6,0
Si (золы коксика) 10,0 90,0 —
Р 72,0 5,5 22,5
Fe 90,0 10,0 —
Примечание. Считаем, что кремнезем
Вывается.
руды и кварцита полностью ошлако-
При расчете количества и состава бесфосфористого марган-
цовистого шлака задаемся следующим составом попутного ме-
талла (углеродистый фосфооистый ферромарганец) 74,0% Мп;
17,0% Fe; 0,5% Si; 6,0% С; 2,5% Р.
166
Расчет шихты дм выплавки ферросплавов
Выход попутного металла должен составить
50-0,08
0,74
5,4 кг,
где 0,08 — степень перехода марганца в попутный металл;
0,74 — доля марганца в попутном металле;
На науглероживание сплава необходимо углерода
5,4-0,06 = 0,324 кг,
где 0,06 — доля углерода в попутном металле.
Расчет (количества углерода, необходимого для восстановле-
ния основных составляющих попутного металла, приведен в
табл. 104.
Таблица 104
Окисел Реакция Степень восстанов- ления, % Количество углерода, необходимое для восстановления, кг
МпаО3* Мп2О3 + С == 2МпО + СО 100 64,5-12 2* - — 5,45 142
МпО МпО + С = Мп 4- СО 3* 14 12 64,5-0,14- = 1 ,53 71
FeO FeO + С = Fe + СО 90 „ 12 1,8-0,9- = 0,27 72
р2о5 Р2О5 + 5С = 2Р + 5СО 94,5 60 0,19-0,945- = 0,076 142
Итого 7,33 кг
• Считаем, что переход МпО2 руды в Мп2О3 осуществляется путем термической д не-
гоциации окисла.
'2* При пересчете содержания марганца в руде на окисел Мп 0=6 4,5%.
а* 8% в сплав, 6% в улет.
Всего потребуется углерода
7,33 + 0,324 = 7,654 кг.
или коксовой мелочи с учетом улета и угара
7,704
0,811-0,785
12,0 кг,
Расчет шихты для выплавки металл, марганца силикотерм. методом 167
где 0,785 — полезное использование коксика с учетом улета и
угара.
Коксик внесет золы
12,0-0,152 = 1,82 кг,
где 0,152 — содержание золы в коксике (15,2%).
Из золы коксовой мелочи перейдет в попут-
ный металл, кг:
Si . . . 1,82-0,3493-0,Ю-—= 0,030
60
112
Fe . . 1,82-0,2806-0,9---=0,32
160
62
Р . . . 1,82-0,0021-0,72--- = 0,0012
142
Из золы коксовой мелочи перейдет в
шлак, кг:
SiO2 .... 1,82-0,3493-0,9 = 0,58
144
FeO . . . .1,82-0,2806-0,1-— = 0,46
160
СаО .... 1,82-0,0506 = 0,09
А12О3 . . . 1,82-0,3= 0,546
MgO . . . 1,82-0,0174 = 0,032
Р2О5 . . .1,82-0,0021-0,055= 0,00020
Из руды перейдет в сплав, кг:
55
Мп . . . .64,5-0,08---= 4,0, или,
71
что то же самое 50-0,08 = 4,0
Fe . . . . 1,8-0,9-—= 1,26
72
Р .... 0,19-0,72 = 0,137
Из руды перейдет в шлак, кг:
А12О3 .......... 100-0,0142= 1,42
МпО......... 64,5-0,86= 55,5
FeO......... 1,8-0,10=0,18
„ 142
Р2О5 ...... 0,19-0,055----= 0,024
62
SiO2........ 100-0,10=10
СаО......... 100-0,014=1,4
MgO......... 100-0,0122 = 1,22
168
Расчет шихты для выплавки ферросплавов
Предварительный состав шлака
кг %
МпО .... 55,50 77,67
FeO .... 0,18 + 0,46=0,64 0,90
SiO2 . .... 10,0 + 0,58 = 10,58 14,80
СаО .... 1,4 + 0,09= 1,49 2,09
А12О3 .... 1,42 + 0,546= 1,97 2,76
Р-,О5 . .... 0,024 + 0,00020 = 0,024 0,03
MgO . .... 1,22 + 0,032= 1,25 1,75
Итого....... 71,45 100,0
Введение кремнезема в шихту в виде мелочи кварцита спо-
собствует более полному разрушению фосфатов марганца и
восстановлению фосфора в попутный металл .и затрудняет вос-
становление марганца вследствие образования силикатов за-
киси марганца, а также снижает температуру плавления шлака.
Добавляем в шихту кварцитовую мелочь из расчета сниже-
ния содержания окиси марганца в шлаке примерно до 64,5%,
т. е. получим шлак, близкий по составу к легкоплавкой эвтектике
в системе МпО — SiO2.
В данном случае вес шлака составит
55,5 : 0,645 = 86,3 кг.
Необходимо ввести кремнезема
86,3 — 71,45= 14,85 кг,
или в пересчете на кварцит
14,85
0,9687
= 15,32 кг.
Из кварцита перейдет в шлак, кг:
SiO3 ....................... 15,32-0,9687 = 14,84
144
FeO............ 15,32-0,1-0,0042.— = 0,006
А12О3 .... 15,32-0,0072 = 0,110
СаО.......... 15,32-0,0062 = 0,095
142
Р,О5 ........... 15,32-0,00010-----0,055 = 0,0002
62
MgO.......... 15,32-0,0036 = 0,055
Из кварцита перейдет в металл, кг:
112
Fe . . . 15,32-0,0042-0,9-— = 0,040
160
Р ... 15,32-0,00010-0,72 = 0,0010.
Расчет шихты для выплавки металл, марганца силикотерм. методом 169'
Окончательный состав и вес шлака
Расчет веса и состава шлака приведен в табл. 105.
Таблица 105
Окисел Переходит в шлак, кг Состав шлака
из руды из золы коксика из кварцита кг %
МпО 55,5 . . 55,50 64,12
SiO., 10,0 0,58 14,84 25,42 29,37
FeO 0,18 0,46 0,006 0,65 0,75
ai2o8 1,42 0,546 0,110 2,07 2,40
СаО 1,40 0,09 0,095 1,58 1,82
MgO 1,22 0,032 0,055 1,31 1,51
Р2О5 0,024 0,00020 0,0002 0,024 0,03
Итого . . . 86,554 100,0
Состав и количество попутного металла
Расчет состава и количества попутного металла приведен в-
табл. 106.
Таблица 106
Элемент Переходит в металл, кг Состав и количество попутного металла
из руды ИЗ золы коксика из кварцита кг %
Мп 4,0 4,0 65,4
Fe 1,26 0,32 0,040 1,62 26,4
На науглероживание
С — 0,324 — 0,324 5,3
Р 0,137 0,0012 0,0010 0,139 2,4
Si — 0,030 — 0,030 0,5
Всего ... 6,113 кг 100,0
Состав шихты
Руда сухая.............. 100 кг
Коксовая мелочь ... 12,0 »
Кварцитовая мелочь . . 15,32 »
170
Расчет шихты для выплавки ферросплавов
Выход попутного сплава на 1 т шлака составит
6,113-1000 „
—----------= 71,0 кг.
86,554
Количество образующихся газов
Образуется окиси углерода
7 33.— == 17,1 кг.
12
Улет марганца составляет
50-0,06 = 3,0 кг;
улет фосфора
0,19-0,225 = 0,043 кг.
Летучие и влага:
из руды 4,87 кг;
из кварцитовой мелочи 15,32-0,01=0,15 кг;
из коксовой мелочи 12,0-0,037=0,44 кг.
При диссоциации МпО2 руды выделится кислорода
79,10-— = 7,27 кг.
348
Угар коксика
12,0 —(1,82 + 7,654 + 0,44) = 2,086 кг.
Материальный баланс
Задано, кг Получено, кг
Руда марганцевая............100 1. Шлака............ 86,554
Коксовая мелочь............12,0 2. Металла..........6,113
Кварцитовая мелочь ...... ; 15,32 3. Газов, угар и улет . 34,956
Всего......... 127,32 Всего............. 127,623
Невязка . . . .—0,303 кг (0/24%)
Расчет шихты для выплавки передельного силикомарганца
Расчет шихты ведем на 100 кг бесфосфористого марганцовис-
того шлака.
Состав шихтовых материалов приведен в табл. 107.
Задаемся распределением элементов между продуктами
плавки (табл. 108).
Расчет количества углерода, необходимого для восстановле-
ния окислов передельного бесфосфористого шлака, приведен в
табл.109.
Расчет шихты для выплавки металл, марганца силикотерм. методом 171
Таблица 107
Материал
Шлак бесфосфо-
ристый . . .
Кварцит . . .
Известь . . .
Ксжсик . . . .
Зола коксика
Составляющие, %
С о с £ о MgO О £ Fe2O3 О р. СаО и зола
49,67 64,12 2,40 1,51 0,75 29,37 Р,О6 0,030 1,82
— .—. 0,72 0,36 0,42 — 96,87 0,010 0,62 -— —
.— — 1,16 1,44 0,30 0,30 0,60 0,010 91,19 — —.
— — — -— — — — — — 85 12
— — 30,0 1,74 — 28,06 35,09 РД 0,05 5,06 — —
1,0
5,0
3
Таблица 108
Элемент Степень перехода, % (от общего содержания в шихте)
в сплав в шлак в улет
Мп 85 8,0 7,0
Si 65,0 32,0 3,0
р 70,0 5,0 25,0
Fe 94,0 6,0 —
Таблица 109
Окисел Реакция Степень восстанов- ления, % Количество углерода, необходимое для восстановления, кг
МпО FeO МпО ф- С = Мп ф- СО FeO + С = Fe + СО 92 94 12 64,12-0,92- = 9,98 71 12 0,75-0,94- =0,010 72
SiO2 SiO2 ф- 2С = Si 4- 2СО 68 24 29,37-0,68 - = 7,98 60
Р2О5 Р2О3 4- 5С = 2Р 4- 5СО 95 60 0,030-0,95-- = 0,01.2 142
Всего: 17,982
172
Расчет шихты для выплавки ферросплавов
При содержании марганца в силикомарганце 65% выход си-
ликомарганца составит
49,67-0,85 „. п.
— -----:— = 64,94 кг.
0,65
На науглероживание сплава (при 0,06% С) потребуется угле-
рода
64,94 - 0,006 = 0,039 кг.
Расчет количества кварцита
При — 30% содержании в сплаве кремния необходимо иметь
в шихте
64,94-0,3
----------— — 30,0 кг кремния;
0,65 г
для этого потребуется
30,0 • “ = 64,3 кг SiO2.
Марганцевым бесфосфористым шлаком вносится 29,37 кг
SiO2, следовательно, дополнительно требуется ввести 64,3—
—29,37 = 34,93 кг кремнезема, или кварцита
Необходимо углерода для восстановления:
кремния из кварцита
34,93 0,68 • = 9,50 кг;
60
железа из кварцита
12
36,06 • 0,94 • 0,0042 — = 0,024 кг.
Общее количество углерода составит
17,982 + 0,039 + 9,50 + 0,024 = 27,545 кг,
или коксика
27,545 .
—— = 32,4 кг.
0,85
Определим предварительную. основное ть
шлака
1. Переходит СаО из передельного бесфосфористого шлака 1,82 кг
2. Переходит СаО из золы коксика..... 32,4-0,12-0,0506 = 0,19 кг
3. Переходит СаО из кварцита.............. 36,06-0,062 = 0,22 кг
Итого СаО в шлаке..........2,23 кг
РаС'Чет шихты для выплавки металл, марганца силикотерм. методом 173
1. Переходит SiO2 из передельного бесфосфо-
ристого шлака .................................. 29,37-0,32 = 9,39 кг.
2. Переходит SiO2 из золы коксика .... 32,4-0,12-0,3509-0,32 =0,44 кг.
3. Переходит SiO2 из кварцита ......... 36,06-0,9687-0,32 = 11,17 кг.
Итого SiO2 в шлаке............21,00 кг.
Основность шлака
Исходя из производственных данных принимаем основность
шлака 0,60. Для поддержания этой основности необходимо ввес-
ти в состав шихты известь в количестве
21,00 - 0,6 — 2,23 ,, о„
----------!— = 11,37 кг.
0,9119
Из передельного бесфосфористого марган-
цевого шлака перейдет в сплав, кг:
55
Мп . . . 64,12-0,85— = 42,22 71
Fe . „ 56 . . 0,75-0,94- = 0,55 72
Si . 28 . . 29,37-0,65-— = 8,91 60
Р . . 31 . .0,030-0,70- = 0,009 71
Из золы коксика перейдет в сплав, кг:
112
Fe . . . . 32,4-0,12-0,94-0,2806- = 0,717
160
28
Si . . . .32,4-0,12-0,3509-0,65--= 0,414
60
31
Р . . . .32,4-0,12-0,70-0,0005-— 0,0006 (следы)
Из кварцита переходит в сплав, кг:
28
Si - . . 36,06-0,9687-0,65--= 10,64
60
56
Fe . . 36,06-0,0042-0,94-— = 0,11
72
Р - - . 36,06-0,0001-0,70 = 0,0025
Переходит в шлак, «г Итого
Расчет шихты для выплавки металл, марганца силикотерм. методом 175
Состав и количество''силикомарганца
кг %
Мп . 42,22 66,37
Si . . . 8,91 +0,414 4- 10,74= 19,964 31,48
Fe. . . . 0,55 + 0,717 + 0,11 = 1,377 2,17
Р . . . 0,009 + сл. +0,0025 = 0,011 0,02
С . . 0,039 0,06
Итого............. 63,611 100,0
Расчет количества и состава шлака
Расчет количества и состава шлака приведен в табл. НО.
Кратность шлака 44,71! =0,705.
63,611
Количество образующихся газов
Образуется окись углерода
(17,982 + 9,50 + 0,024) • -?| = 64,183 кг.
Улет марганца составит
49,67 • 0,07 = 3,48 кг;
улет фосфора
(0,030 • — + 0,01 - 0,3606 + 0,01 • 0,1137 + 0,05 у
к 142 ’ 1 ’
X 0,324 • 0,12— 0,25 = 0,004 кг.
142/
Улет кремния составляет
(29,37 • — + 36,06 0,9687 — + 11,37 • 0,006 — +
I, 60 60 60
+ 0,3509 32,4 • 0,12 - —) • 0,03 = 0,925 кг.
60/
Летучие и влага
36,06 • 0,01 + 11,37 • 0,05 + 32,4 • 0,03 = 1,910 кг.
Материальный баланс
Задано, кг:
Получено, кг
1. Бесфосфористый мар-
ганцовистый шлак 100
2. Коксик...........32,4
3. Кварцит..........36,06
4. Известь..........11,37
1. Силикомарганца . 63,611
2. Шлака.....44,717
3. Газы и улет . . . 70,502
4. Невязка... 1,000
(0,56%)
Итого.............179,83
Итого..............179,83
176
Расчет шихты для выплавки ферросплавов
Расчет шихты для выплавки металлического марганца
Расчет шихты ведем на 100 кг бесфосфористого марганцо-
вистого шлака.
Химический состав шихтовых материалов приведен в
табл. 111.
Таблица 111
Задаемся распределением элементов между продуктами
плавки (табл. 112).
Таблица 112
Элемент Переходит, % (от общего содержания в шихте)
в металл в шлак в улет
Мп ( из ( из бесфосфористого шлака силикомарганца 42,5 100 47,5 10,0
( из бесфосфористого шлака 90 10 —
( из силикомарганца 100 — —
р шихты 60 30 10
Примечания: 1. Принимаем полезное использование кремния силикомарган-
ца 70%.
2. Допускаем, что углерод электродов в восстановлении окислов не участ-
вует.
Расчет количества кремния,
необходимого для восстановления закиси марганца
бесфосфористого шлака
При восстановлении закиси марганца до металла по реакции
2MnO + Si = 2Mn + SiO2
Расчет шихты для выплавки металл, марганца силикотерм. методом 177
выделится следующее количество кислорода:
64,12 • (0,425 4 - 0,10) • — == 7,61 кг.
142
Чтобы связать этот кислород, требуется кремния
7,61 - — = 6,66 кг,
32
что в пересчете на силикомарганец составит
Определение навески извести
В шлак перейдет SiO2 от окисления кремния силикомарганца
бесфосфористым марганцовистым шлаком
6,66 • — = 14,25 кг.
28
Перейдет в шлак SiO2 из бесфосфористого марганцовистого
шлака
100 • 0,2937 = 29,37 кг.
Перейдет SiC>2 от окисления кремния кислородом воздуха
30,2 • 0,3132 • 0,3- = 6,10 кг.
28
Всего образуется кремнезема
14,25 + 29,37 + 6,10 = 49,72 кг.
При основности шлака 1,45 потребуется СаО
49,72 - 1,45 = 72,09 кг.
В шлак перейдет СаО из бесфосфористого марганцовистого
шлака
100 • 0,0182 = 1,82 кг-,
необходимо ввести дополнительно СаО
72,09—1,82 = 70,27 кг,
что в пересчете на известь составит
Состав шихты
1. Бесфосфористый марганцовистый шлак 100 кг.
2. Известь..........................77,1 »
3. Силикомарганец .... ........30,2 »
12 Ф- П. Еднерал и А. Ф. Филиппов
178
Расчет шихты для выплавки ферросплавов
Состав и количество шлака
Расчет состава и количества шлака приведен в табл. 113.
Таблица 113
Переходит в шлак, кг Всего
Окислы из бесфосфористого марганцовистого шлака из силикомар- ганца из извести кг %
SiO2 СаО MgO A12O3 Р3О5 FeO МпО 100.0,2937=29,37 100-0,0182=1,82 100-0,0151=1,51 100-0,024=2,40 100-0,0003-0,30= =0,009 100-0,0075-0,10= =0,075 100-0,6412-0,475= =30,457 14,25+6,10= =20,35 30,2-0,00015- • 0,3x71/31= =0,003 77,1-0,006=0,463 77,1-0,9119=70,31 77,1-0,0144=1,11 77,1-0,0116=0,894 77,1-0,0001-0,3- • 71/31=0,008 77,1-0,003=0,231 50,183 72,130 2,620 3,294 0,020 0,306 30,457 31,55 45,36 1,65 2,06 0,01 0,19 19,18
Всего . . 159,010
Состав и количество металлического марганца
Расчет состава и количества металлического марганца при-
веден в табл. 114.
Таблица 114
Переходит в сплав, кг Всего
Элемент из бесфосфористого марганцовистого шлака из силикомарганца кг %
Мп 100-0,4967-0,425=21,110 30,2-0,6637=20,044 41,154 96,37
Fe 100-0,0075-0,9-—=0,525 72 30,2-0,0217=0,694 1,219 2,90
Si — 30,2-0,3148-0,03*=0,285 0,285 0,67
С 30,2-0,0006=0,018 0,018 0,04
Р 100-0,00030-0,6-—=0,007 71 30,2-0,00020-0,6=0,003 0,010 0,02
Всего: 42,686 100,0
• 0,03— переход кремния в металл из силикомарганца.
Упрощенный расчет шихты для плавки передельного феррохрома 179
159,01 Q v
Кратность шлака ----------
1 42,686
Извлечение марганца из шихты:
__________41,154 __ _____
0,4967 - 100 4-0,6637 30,2
100^ 59%.
Количество газов и летучих
Расходуется кислорода для окисления кремния силикомар-
ганца
6,10 - — = 3,254 кг\
60
ему сопутствует азота
3,254 • — = 10,9 кг.
23
Улет марганца составляет
49,67 0,1 = 4,97 кг.
Влага и летучие из извести:
77,1 -0,05 = 3,851 кг.
Улет фосфора составляет
100 • 0,00030 - 0,1 • — + 77,1 • 0,0001 • 0,1 +
71
4- 30,2 • 0,00015 • 0,1 = 0,003 кг
Материальный баланс
Задано, кг
Получено, кг
1. Бесфосфористого марган-
цовистого шлака .... 100
2. Силикомарганца......... 30,2
3. Извести................ 77,1
4. Воздуха................ 14,154
1. Металла.................. 42,686
2. Шлака....................159,01
3. Азота.................... 10,90
4. Улет и влага.............. 8,824
5. Невязка................... 0,034
(0,015%)
Итого............. 221,454
5. УПРОЩЕННЫЙ РАСЧЕТ ШИХТЫ
ДЛЯ ПЛАВКИ ПЕРЕДЕЛЬНОГО ФЕРРОХРОМА
Задаемся следующим приблизительным составом спла-
ва: 7% С; 4% Si; 69% Сг; 20% Fe.
Состав шихтовых материалов приведен в табл. 115.
Расчет ведем на 100 кг хромовой руды.
На основании практических данных принимаем:
а) использование хрома 94%; 6% хрома переходит в шлак;
12*
180
Расчет шихты для выплавки ферросплавов
б) использование железа 98%; 2% железа переходит в шлак;
в) на колошнике 'сгорает 10% коксика;
г) железо кварцита переходит в шлак;
д) хром в шлаке находится в виде СгО;
е) 60% фосфора переходит в сплав, 20% в шлак, 20% в улет.
Из шихты перейдет в металл:
хрома
52-104-0,94 ..
------—-—-— = 33,44 кг;
152
железа
12 • — • 0,98 = 9,15 кг.
72
Так как сумма хрома и железа составляет в сплаве 100 —
— (7+4) =89%, из данной шихты получится феррохрома
33,44 + 9,15 .„ ос
—------- - — 47,85 кг.
0,89
Сплав содержит, кг:
Кремния ...... 47,85 - 0,04= 1,91
Углерода........ 47,85-0,07= 3,35
Расчет количества восстановителя
В шихте должно быть углерода:
а) для восстановления хрома по реакции Сг2О3+ЗС = 2Сг+
+ ЗСО
33,44 -36 ., „
-----— = 11,57 кг;
104
б) для восстановления хрома по реакции Сг2О3+С = СгО +
+ СО
100 • 0,52 0,06 • — = 0,25 кг;
152
Упрощенный расчет шихты для плавки передельного феррохрома 181
в) для восстановления железа по реакции FeO + C = Fe+CO
9,15 -12 . пд .
—----— = 1,96 кг;
56
г) для восстановления кремния по реакции SiO2 + 2C = Si+
+ 2СО
1,91 -24 . с.
———— — 1,64 кг;
28
д) для науглероживания металла 3,35 кг.
Всего требуется углерода 11,57+0,25+1,96+1,64+3,35 =
= 18,77 кг.
При избытке восстановителя в 10% требуется коксика
18,77 - 1,10:0,85 = 24,29 кг.
Расчет количества и состава шлака
Расчет количества и состава шлака для плавки передельно-
го феррохрома приведен в табл. 116.
Для определения температуры плавления этого шлака пере-
считаем его состав, принимая сумму SiO2, MgO и А12О3 за 100%,
а СаО и СгО условно присоединяем к MgO.
Вес трех составляющих шлака равен:
2,12 + 15,02 + 2,79 + 1,12 + 14,58 = 35,63 кг.
2,12-100 слеп/
SlO’ = T^r = 5’96%;
MgO _ 12) 100 = 53J3%|
35,63
А1 О = 14,58-100 = 40 92%
2 35,63
Шлак такого состава по диаграмме состояния (рис. 4) име-
ет температуру плавления около 2000°, что неприемлемо. Для
получения шлака с температурой плавления около 1650° кон-
центрацию кремнезема необходимо повысить до 40%. С этой
целью в состав шихты вводим кварцит.
Так как сумма всех окислов в шлаке за вычетом SiO2 долж-
на равняться 100—40 = 60%, то вес шлака составит (35,63—
2,12) : 0,60 = 55,85 кг. Отсюда общее количество SiO2 в шлаке
55,85—33,51 = 22,34 кг.
Необходимо добавить SiO2
22,34— 2,12 = 20,22 кг
или кварцита
20,22 : 0,97 = 20,85 кг.
182
Расчет шихты для выплавки ферросплавов
Источник поступления Переходит
СгО FeO SiO2
Хромовая руда Зола коксика* Естественный шлак, кг . % 100-0,52-0,06x 136 „ „ XT52J2’79 2,79 7,78 100.0,12- 0,02=0,24 2* 0,24 0,67 100-0,5=5,0 2,43-0,497=1,21 6,21 -4,09=2,123* 5,94
* Коксик вносит золы 24,29 0.10=2,43 кг.
Fe2O2 восстановится до железа; перейдет железа в металл 2.51 • 0,20-7~7 = 0,35 кг.
160
60
3* SiO2, восстанавливаемый до кремния = 1,91- — 4,09 кг.
1726°
Нис. 4. Диаграмма состояния S1O2—MgO—А12О3
Упрощенный расчет шихты для плавки передельного феррохрома 183
Таблица 116
в шлак, кг
MgO А12О3 СаО Р2О6 ИТОГО
100-0,15=15,0 100-0,14=14,0 100-0,01=1,0 100-0,0002-0,2= =0,004 38,03
2,43-0,01= =0,024 2,43-0,24=0,58 2,43-0,05=0,12 2,43-0,0003= =0,0007 2,01
15,024 14,58 1.12 0,005 35,88
41,86 40,62 3,12 0,01 100,00
Окончательный вес и состав сплава
Вес сплава увеличиваем иа вес железа, восстановленного из
золы коксика (0,35 кг), и на вес железа из электродных кожу-
хов и прутьев для прокалывания (0,2 кг на 100 кг хромовой
руды). Состав металла следующий:
кг %
Хрома . 33,44 69,08
Железа (9,15-^0,35 4-0,2) . . . 9,70 20,04
Кремния . 1,91 3,94
Углерода . 3,35 6,92
Фосфора (100 • 0,0002 • U,t>) . . 0,01 0,02
Всего . . . . , 48,41 100,00
Количество и состав конечного шлака приведены в табл. 117.
56 40
Расчетная кратность шлака ’ = 1,16
Материальный баланс
Задано, кг'.
Хромовой руды..........100,00
Кварцита .............. 20,85
Коксика................ 24,29
Железа кожухов и пру-
тьев ................... 0,20
Получено, кг:
Сплава.................. 48,41
Шлака................... 56,40
Улет (по разности) . . . 40,53
Всего
. 145,34
Всего. . . . 145,34
184
Расчет шихты для выплавки ферросплавов
Таблица 117
Окисел Переходит в шлак, кг Состав конечного шлака, %
из руды из золы коксика из кварцита всего
SiO2 5,0—4,09= 1,21 20,85-0,97=20,22 22,34 39,61
=0,91
MgO 15,00 0,024 20,85-0,001=0,021 15,05 26,68
А12О3 14,00 0,58 20,85-0,007 =0,15 14,73 26,12
СгО 2,79 — — 2,79 4,95
144 0,51
FeO 0,24 — 20,85-0,003.-—=0,052 160 0,29
СаО 1,00 0,12 20,85-0,003=0,063 1,18 2,09
р2о5 0,004 0,001 20,85-0,0005=0,010 0,02 0,04
Итого: 56,40 100,00
Расход шихтовых материалов на тонну сплава (табл. 118)
Таблица 118
Материал Расчетный расход для спла- ва с 69% Сг, кг Расход для сплава с 60% Сг, кг
Хромовая руда (52% Сг2О3) в ней хрома Кварцит Коксик сухой 100:48,41-1000=2066 104 20,66-0,52-—=734,8 152 20,85:48,41-1000=431 24,29:48,41-1000= 502 2066:69 X 60= 1796 734,8:69-60=639 431-60:69=375 502-60:69= 437
тл 1000-0,69-100 п.п.
Извлечение хрома ------------------=94%.
6. КРАТКИЙ РАСЧЕТ ШИХТЫ ДЛЯ ПЛАВКИ
50®/<|-ного СИЛИКОХРОМА (БЕЗ МАТЕРИАЛЬНОГО БАЛАНСА)
1. Расчет шихты сделан на получение 1000 кг силикохрома:
а) химический состав силикохрома: 31,0% Сг; 50% Si;
0,03% С;
б) химический состав передельного феррохрома: 60% Сг;
3,5% Si; 7,5% С.
2. Для расчета шихты принимаем:
а) содержание SiO2 в кварците 97%;
б) содержание твердого углерода в сухом коксике 83%;
Краткий расчет шихты для плавки 50%-ного силикохрома
185
в) извлечение хрома 96%;
г) извлечение кремния 95%;
д) избыток твердого углерода 10%;
е) кремний передельного феррохрома полностью переходит
в силикохром.
3. Определяем необходимое количество передельного фер-
рохрома:
4. Определяем необходимое количество кварцита:
(500 —(538,2-0,035)] __ 28870 .
-1--------—-------—-60 = —— = 1120 кг.
0,97-0,95-28 25,8
5. Определяем необходимое количество твердого углерода:
[500-(538,2-0,035)1-1,1-24 1Q00 -0,0003 — 538,2-0,075 =
28
= 479 + о,3 — 40,36 = 439 кг,
или сухого коксика
439 con
------= 529 кг.
0,83
6. В пересчете на рабочую колошу (300 кг кварцита) необ-
ходимо ввести, кг:
300-538,2
Передельного феррохрома .... ------—— « 144
„ , 300-529
Коксика (сухого).............. — --------- ~ 141
J ' 1120
7. Состав рабочей колоши шихты, кг:
Кварцита...................... 300
Передельного феррохрома ... 144,0
Коксика (сухого).............. 141,0
8. Корректировка навески коксика на влагу производится из
расчета 1,5 кг коксика на 1% влаги.
Расход материалов на 1 т сплава
Передельного феррохрома . . 538,2 кг
Кварцита....................1120,0 »
Коксика..................... 529,0 »
186
Расчет шихты для выплавки ферросплавов
7. РАСЧЕТ ШИХТЫ
ДЛЯ ПЛАВКИ РАФИНИРОВАННОГО ФЕРРОХРОМА
Данные о составе шихтовых материалов, необходимых для
плавки рафинированного феррохрома, приведены в табл. 119.
Таблица 119
Сырье Состав, %
О О о 6 о S Al,О, СаО р. Ё В В
Хромовая руда . . . 50,54 15,42 5,64 15,4 11,4 0,34 0,015 1,245
Известь — 0,15 0,96 1,04 0,40 90,77 0,04 6,64
Сг Fe Si Mg Al Са С
Силикохром 30,16 18,8 50,0 0,27 0,47 0,22 0,02 0,06
Принимаем следующие условия расчета:
1. Восстановимость Сг2О3 руды 85%.
2. Использование Si силикохрома 70%.
3. Из общего количества Сг, вносимого рудой, 80% перехо-
дит в металл, 20 — в шлак; из них 5% в виде корольков.
4. 100% Сг, вносимого силикохромом, переходит в металл.
5. Из руды переходит в сплав 90% Fe и в шлак 10%; из си-
ликохрома переходит в сплав 100% Fe.
6. Из общего количества фосфора, вносимого шихтой, 50%
переходит в сплав, 25% в шлак и 25% улетает.
7. Расчет ведется на 100 кг хромовой руды.
Расчет количества восстановителя
Кремний силикохрома должен связать следующее количест-
во кислорода, кг:
50,54 . 48
Cr2Os—>2Сг. . . . —’—•----0,85=13,5
2 152
15,42 • 16
FeO—>Fe...........0,9 = 3,08
72
2 = 16,58 кг
Необходимо кремния для восстановления
16,58- —2— = 20,7 кг.
32-0,7
Если учесть, что в сплав переходит кремния 2% от содержа-
ния в силикохроме, то всего требуется
20,7:0,98 = 21 кг,
Расчет шихты для плавки рафинированного феррохрома.187
что в пересчете на силикохром составит
21 : 0,50 — 42 кг.
Расчет количества извести
В шлак перейдет кремнезема:
от окисления кремния силикохрома
20,7 — = 44,4 кг,
28
из руды
100-0,056 = 5,6
S = 50,0 кг
При основности шлака, равной 2, потребуется окиси кальция
50,0-2,0= 100 кг.
Необходимо ввести извести
200:0,9077 = 110,2 кг.
Количество и состав металла
Расчет количества и состава металла приведен в табл. 120.
Таблица 120
Элемент Переходит в сплав, кг Итого
из руды из силикохрома кг %
Сг 104 50,54-0,85-—=29,4 152 42-0,302=12,68 42,08 68,22
Fe 56 15,42—-0,9=10,8 42-0,188=7,90 18,70 30,24
Si — 42-0,50-0,02=0,42 0,42 0,73
Р (100-0,00015+42- — 0,034 0,04
С -0,0002+111-0,0004)- •0,5=0,034 42-0,0006=0,025 0,026 0,04
SMg, Al, Ca — 42-0,0096=0,42 0,42 0,73
Всего: 61,68 100,00
Количество и состав шлака
Расчет количества и состава шлака приведен в табл. 121
188
Расчет шихты для выплавки ферросплавов
Таблица 121
Окисел Переходит в шлак, кг Итого
из руды от окисле- ния силико- хрома из извести кг %
SiO2 5,64 44,4 110,2-0,0096=1,06 51,10 27,132
СаО 0,34 — 110,2-0,9077=100,0 100,34 53,00
MgO 15,4 — 110,2-0,0104=1,15 16,55 8,70
11,4 .— 110,2-0,004=0,44 11,84 6,26
Сг2О3 50,54-0,15=7,57 — — 7,57 4,00
FeO 15,42-0,10=1,54 — 110,2-0,0015=0,16 1,70 0,90
P2OS (100-0,00015+42-0,0002+110-0,0004)-2,29-0,25=0,016 0,008
Всего: 189,106 100%
Кратность шлака
189,126
61,68
3,07.
Основность шлака
Расход кислорода
хрома
53,00
27,132
воздуха
2,0.
.на окисление кремния силико-
20,7-0,3-
32 -7 1
— = 7,1 кг.
28
Примерный состав колоши
Хромовая руда (сухая) 50% .... 1600 кг
Силикохром 50%................ 700 »
Известь 90%.................. 1800 »
Материальный баланс
Задано, кг:
Хромовой руды.............100,000
Силикохрома .............. 42,000
Извести ................. 110,200
Кислорода воздуха .... 7,100
Получено, кг:
Металла*................... 61,68
Шлака......................189,106
Летучих из извести . . . . 7,317
Летучих из руды.......... 1,245
Улет........................ 0,016
Всего . . . . 259,300
Всего . . . . 259,364
Невязка ..................—0,064
С учетом корольков.
Расчет шихты для плавки ферровольфрама 189
8. РАСЧЕТ ШИХТЫ ДЛЯ ПЛАВКИ ФЕРРОВОЛЬФРАМА
Ферровольфрам выплавляют из смеси вольфрамитового
(70—80%) и шеелитового (30—20%) концентратов.
В качестве 'восстановителей применяют пековый кокс и 75 %-
ный ферросилиций. Углеродом связывают около 60% кислорода,
кремнием около 40%. Для уменьшения вязкости сплава присад-
кой железной стружки уменьшают содержание в сплаве воль-
фрама до 72%.
Плавка ферровольфрама имеет ту особенность, что на поди-
не всегда имеется значительный слой застывшего, а над ним —
слой вязкого металла, поддающегося вычерпыванию стальными
ложками.
Плавку можно разделить на 3 периода.
В первый период проплавляются железная стружка и ос-
новная масса концентрата, происходит рафинирование сплава
от кремния, марганца и углерода кислородом концентрата.
Во второй период сплав вычерпывают из печи.
В третий период 'окислы вольфрама из шлака довосстанав-
ливаются кремнием и углеродом и шлак спускают.
Расчет ведем исходя из следующих условий.
1. Расчет производится на 100 кг концентрата; принимаем,
что весь кремний расходуется в III период.
2. С учетом практически установленных коэффициентов пе-
рехода примесей в металл комбинируют разные партии концент-
рата таким образом, чтобы содержание примесей в шихте для
ферровольфрама марки В1 не превышало: серы —0,4%, фос-
фора— 0,025%; олова — 0,25%; меди —0,10%, мышьяка —
.0,25%.
3. Содержание закиси марганца в шихте для сплава марки
В1 устанавливается следующим:
не более 9% при содержании шеелита 10%;
» » 8% » » » 20%;
» » 7% » » » 30%.
4. Содержание вольфрама в сплаве составляет 72%, желе-
за— 26%; содержание железа в стружке 90,0%.
Вносится железо ложками для вычерпывания 3 кг; содержа-
ние железа в ферросилиции 21 %•
5. Восстановление вольфрама 99%, восстановление желе-
за 90%.
6. Расход электродной массы составляет 70 кг на 1 т сплава;
считаем, что половина углерода электродной массы расходует-
ся на восстановление, а половина окисляется кислородом воз-
духа.
Состав шихтовых материалов приводится в табл. 122 и 123,
распределение элементов шихты в табл. 124.
190
Расчет шихты для выплавки ферросплавов
Таблица 122
Материал Состав, %
WO, SiOg FeO MnO А1гО„ СаО
Вольфрамитовый концентрат .... 70,3 5,0 14,0 9,0 0,80 —
Шеелитовый концентрат 59,0 1,5 2,0 2,0 2,50 32,4
Смесь концентратов (7:3) .... 66,91 3,95 10,4 6,9 1,31 9,72
Зола электродной массы — 50,0 — — 25,0 8,0
Продолжение табл. 122
Материал Состав, %
P.O. S As Sn Cu MgO Fe2O,
Вольфрамитовый концентрат Шеелитовый концентрат . . Смесь концентратов (7 : 3) Зола электродной массы . . 0,04 0,10 0,058 0,4 0,3 0,370 0,18 0,05 0,141 0,2 0,08 0,164 0,08 0,07 0,077 3,0 14,0
Таблица 123
Материал с Мп Si р s Fe Влага •Лету- чие Зола Al
Ферросилиций . . . Железная стружка Коксик пековый . . Электродная масса 0,10 0,24 97,0 85,0 0,45 0,4 76,4 0,3 0,05 0,03 0,03 21,0 90,0 5,0 4,0 2,0 5,0 1,0 10,0 2,0
Таблица 124
Элемент Переходит, % Элемент Переходит. %
в металл в шлак в улет в металл в шлак в улет
w 99 0,15 0,85 Сп 100
Mn 20 75 5 As 15 .— 85
Fe 90 7 3 Sn 25 — 75
P 100 — — S 10 40 50
Расчет количества кислорода, которое требуется отнять при
восстановлении вольфрамового концентрата, приведен в
табл. 125.
Расчет шихты для плавки ферровольфрама
191
Таблица 125
Окисел Количество окисла, кг Отнимается кислорода, кг
wo3 70,3-0,7+59,0-0,3=66,91 66,91-0,99-48:232=13,70
Мп 9,0-0,7+2-0,3 = 6,90 6,90-0,90-16:71 = 1,40
FeO 14,0-0,7+2-0,3 =10,40 10,40-0,90-16:72 = 2,08
РгО5 0,04-0,7+0,10-0,3= 0,058 0,58-80:142 = 0,033
Всего: 17,21
Определение расхода пекового коксика
Связывается кислорода углеродом кокса 60%, или
17,21-0,6= 10,33 кг.
Связывается кислорода кремнием ферросилиция
17,21 — 10,33 = 6,88 кг.
По практическим данным, из колоши со 100 кг концентрата
получается около 70 кг сплава. При содержании в нем 0,20% С
требуется углерода на науглероживание
70-0,002 = 0,140 кг.
Расходуется на восстановление углерода электродов
70-0,85-0,07-0,5 = 2,08 кг.
Коксик должен внести углерода
10,33-—+ 0,140 —2,08 = 5,81 кг.
16
Принимая, что 30% углерода коксика окислится кислородом
воздуха, определяем расход пекового коксика:
(5,81 : 0,97)-1,3 = 7,80 кг.
Определение расхода ферросилиция
Для восстановления окислов требуется кремния
6,88-—= 6,02 кг.
32
Для ускорения периода доводки кремний вводят с избытком
в 20%; требуется 75 %-него ферросилиция.
(6,02 : 0,764)- 1,20 = 9,46 кг.
192
Расчет шихты для выплавки ферросплавов
Определение расхода железной стружки
По заданию ферровольфрам должен содержать 26% или
70,0-0,26= 18,2 кг железа.
Переходит в сплав железа из ферросилиция
9,46-0,21 = 1,99 кг.
Вносится ложками при вычерпывании сплава 3 кг.
Восстанавливается железа из концентрата
10,40-0,90-—= 7,28 кг.
72
Необходимо внести железа
18,2 —(1,99 % 7,28 + 3,0) = 5,93 кг,
.потребуется железной стружки
5,93 : 0,9 = 6,60 кг.
Приближенный расчет состава металла и шлака
В качестве отправного примем момент плавки, когда из печи
выпущен шлак. По заводским данным в это время плавки ме-
талл имеет следующий состав, %:
W 53,5 Si 5,96 Мп 3,37 С 0,48 Fe 35,83
56,3 8,84 1,97 0,40 31,3
66,8 4,1 1,24 0,20 27,54
57,9 8,0 2,30 0,26 30,4
Элемент Содержание после спуска шлака Окислено во время рафинирования
% кг % кг
W 53 70-0,53=37,1
Si 6 70.0,06=4,2 5,7 70-0,57= 3,99
Мп 3 70-0,03=2,1 2,90 70-0,290=2,03
С 0,4 70-0,004=0,28 0,1 70-0,001=0,07
Fe 36 70-0,36=25,2 — —-
Си 0,06 70-0,0006=0,04 — —
As 0,03 70-0,0003=0,02 — —
Sn 0,07 70-0,0007=0,05 — —
S 0,05 70-0,0005=0,035 — —
Р 0,03 70-0,0003=0,021 — —
Расчет шихты для плавки ферровольфрама
193
Примем для расчета следующий состав металла, %: 53% W;
6,0% Si; 3,0% Мп; 0,4% С; 36% Fe.
В период рафинирования для окисления избыточных коли-
честв кремния, марганца и углерода загружают в печь вольфра-
мовый концентрат. Для понижения температуры плавления
сплава загружают железную стружку.
В конце периода рафинирования (перед вычерпыванием) ме-
талл должен содержать ~72%W, ~0,3% Si; — 0,1% Мп,
-0,1% С.
Изменение состава металла за период рафинирования пока-
зано в табл. 126.
Для окисления кремния требуется кислорода
3,99-—= 4,56 кг;
28
образуется кремнезема 3,99 + 4,56 = 8,55 кг.
Для окисления марганца требуется кислорода
2,03-—= 0,59 кг;
55
образуется закиси марганца 2,03 + 0,59 = 2,62 кг.
Для окисления углерода требуется кислорода
0 07--— = 0,09 кг.
12
Таблица 126
Внесено железной стружкой кг Восстановится из концент- рата, кг Содержание после рафиниро- вания
кг %
47,76 84,86 72,58
6,60-0,003=0,020 — 0,23 0,20
6,60-0,004=0,026 —. 0,096 0,08
6,60-0,0024=0,016 — 0,23 0,20
6,60-0,9=5,94 ,—. 31,14 26,63
— 100-0,00077= 0,08 0,12 0,10
— 100-0,0014-0,15=0,02 0,04 0,03
— 100-0,0016-0,25=0,04 0,09 0,08
6,60-0,0003=0,002 100-0,0037-0,1=0,037 0,074 0,06
6,60-0,0003=0,002 0,025 0,048 0,04
Итого: 116,92 100,00
13 Ф- П. Еднерал и А. Ф. Филиппов
194
Расчет шихты для выплавки ферросплавов
Расход кислорода на рафинирование
4,56 + 0,59 + 0,09 = 5,24 кг.
Допускаем, что во время рафинирования кислород вносится
окисью вольфрама концентрата, учитывая прочность окислов
(WO3, FeO, МпО и SiO2).
На окисление элементов сплава израсходуется
5,24- — = 25,32 кг WO,,
48
при этом восстановится 25,32'—5,24 = 20,08 кг вольфрама.
Восстановится трехокиси вольфрама углеродом кокса
66,91 -0,90* — 25,32 = 34,90 кг.
184
Перейдет вольфрама в сплав 34,90- —^ = 27,67 кг, для чего
требуется углерода 27,67 : 184 - 36 = 5,41 кг.
Образование шлака периода рафинирования
Шлак образуется в результате окисления элементов сплава,
за счет некоторых окислов концентрата и за счет золы электрод-
ной массы. Пековый коксик содержит мало золы (1%); этой
составляющей шлака пренебрегаем.
По условию на тонну сплава расходуется 70 кг электродной
массы, а на 116,92 сплава
^-116-92 = 8,2 кг.
100
Электродная масса вносит золы
8,2 -0,1 =0,82 кг.
Расчет состава шлака периода вычерпывания металла при-
веден в табл. 127.
Для сравнения приводится состав заводских шлаков этого
периода, %:
WO, МпО SiOj FeO СаО A12Os MgO
12,07 15,09 31,04 27,02 10,76 2,0 1,5
13,98 14,32 30,70 25,76 11,11 2,5 2,0
15,02 17,01 30,08 24,08 10,12 2,0 1,0
Состав шлака периода доводки
В период доводки шлак раскисляется кремнием 75%-ного
ферросилиция и кексиком с целью уменьшения содержания
окиси вольфрама до 0,3%.
* 10% трехокиси вольфрама останется в шлаке для поддержания рафи-
нирующей способности шлака.
Расчет шихты для плавки ферровольфрама
195
Таблица 127
Окисел Источник поступления Всего
вносится концентратом кг образуется при рафинировании кг вносится золой элек- тродной массы, кг кг %
wo3 66,91-0,9915*— —47,76-——=6,12 184 — — 6,12 12,13
МпО 100-0,069=6,9 2,62 — 9,52 18,87
SiO2 100-0,0395=3,95 8,55 0,82-0,5=0,41 12,91 25,59
FeO 100-0,104=10,4 — — 10,40 20,61
Fe2O3 — — 0,82-0,14=0,11 0,11 0,22
А120з 100-0,0131 = 1,31 — 0,82-0,25=0,21 1,52 3,01
СаО 100-0,0972=9,72 — 0,82-0,08=0,07 9,79 19,41
MgO — — 0,82-0,03=0,02 0,02 0,04
P-А, 100-0,00058=0,06 — — 0,06 0,12
Всего: 38,46 11,17 0,82 50,45 100,00
99, 15% —сумма WOa, восстановленной до W и перешедшей в шлак.
Расчет количества кислорода, которое требуется связать при
восстановлении, приведен в табл. 128.
Таблица 128
Окисел Количество окисла, кг Требуется связать кислорода, кг
wos МпО FeO Fe2O3 Р2О6 50,45(12,13—0,20): 100=6,02 50,45-0,1887-0,2 =1,90 50,45-0,2061-0,9 =9.36 50,45-0,0022 =0,11 50,45-0,0012 =0,06 48 6,02- =1,25 232 1,90-16:71=0,43 9,36-16:72=2,08 0,11-48:160 =0,03 0,06-80:142=0,03
Всего: 3,82
Кислород связывается кремнием ферросилиция. Требуется
кремния 3,82 • — = 3,34 кг.
32
Состав отвального шлака приведен в табл. 129.
Для сопоставления приводится состав заводских отвальных
шлаков (при меньшем содержании шеелита в шихте), %'•
wo, МпО SiO, FeO СаО
0,27 27,73 48,64 1,72 13,76
0,28 24,52 50,70 1,18 14,11
0,22 24,01 47,38 0,68 20,12
13»
196
Расчет шихты для выплавки ферросплавов
Таблица 129
Окисел Содержалось в период рафинирования кг Восстановлено во время доводки кг Образовалось при вос- становлении, кг Осталось в отвальном шлаке
кг %
wo3 6,12 6,02 —. 0,10 0,25
МпО 9,52 1,90 — 7,62 19,29
SiO2 12,91 — 60 3,82. =7,16 32 20,07 50,87
Fe2O3 0,11 0,11 — —
A12O3 1,52 — 102 9,46-0,02.—-=0,36 54 1,88 4,76
СаО 9,79 — 9,79 24,78
MgO 0,02 — — 0,02 0,05
РаО5 0,06 • 0,06 — — —
Всего: 39,48 100,00
Состав сплава к моменту скачивания шлака
После вычерпывания 70 кг сплава в печи осталось 116,92—
—70 = 46,92 кг.
Расчет состава сплава приведен в табл. 130.
Материальный баланс
Задано, кг:
Концентрат .............. 100,00
Железная стружка ......... 6,60
Ферросилиций ............. 9,46
Пековый коксик............ 7,80
Электродная масса ........ 4,89
Ложки для вычерпывания . . 3,00
Кислород.................. 5,60*
Получено, кг:
Сплав .......................69,61
Шлак ........................39,48
Газы и пыль** ...............28,26
137,35
** По разности.
137,35
* 30% углерода коксика и 60% углерода
электродной массы окислилось кислородом
воздуха:
7.80 • 0,97 0,3=2,27 кг С, (2,07 +
+2,27) 16 : 12=5,60 кг О,, 4.89 • 0.85Х
>40,5=2,07 кг С.
Расчет шихты для плавки феррованадия марки Вд1
197
Таблица 130
Перешло из инстру- мента, кг Всего
Эле- мент Осталось в печи кг Перешло из шла- ка, кг Внесено ферро- силицием, кг кг %
W Мп Si С Fe Си As S Р Sn 46,92-0,7244= qq qq 46,92-0’0008= =0,038 46,92-0,002= = 0,09 46,92-0,002= = 0,09 46,92-0,2677= = 12,56 46,92-0,001 = 0,047 46,92-0,0003= =0,014 46,92-0,0006= = 0,028 46,92-0,0004= = 0,019 46,92-0,0008= = 0,038 6,02—1,25= =4,77 1,90—0,43= = 1,47 0,14 9,36—2,08+ +0,11—0,03= =7,36 0,06—0,03= = 0,03 9,46-0,0045= = 0,042 9,46-0,764— —3,34=3,89 9,45-0,0001 = =0,001 9,46-0,21 = = 1,99 9,46-0,0005= =0,005 1 1 1 1 1 -о 1 1 1 1 38,76 1,55 3,98 0,23 24,91 0,047 0,014 0,028 0,054 0,038 55,68 2,23 5,72 0,33 35,78 0,07 0,02 0,04 0,08 0,05
Всего: 69,61 100,00
Расход материалов, кг, на 1 т сплава (72% W):
Концентрат (66,9% WO3)
Железная стружка . . .
Ферросилиций 75%-ный .
Пековый коксик . . . .
Электродная масса . . .
100:69,61 X 1000= 1436
6,60:69,61 х 1000 = 95
9,46:69,61 X Ю00 = 136
7,80:69,61 X 1000= 112
4,89:69,61 X 1000 = 70
9. РАСЧЕТ ШИХТЫ ДЛЯ ПЛАВКИ ФЕРРОВАНАДИЯ МАРКИ Вд1
АЛЮМИНОСИЛИКОТЕРМИЧЕСКИМ МЕТОДОМ
Состав феррованадия марки Вд1: 40% V; не более 0,75% С;
2,0% Si, 0,10% Р; 0,10% S, 1,0% А1.
Состав шихтовых материалов, необходимых для выплавки
феррованадия марки Вд1 алюминосиликотермическим способом,
приведен в табл. 131 *.
* Состав некоторых материалов принят упрощенным для облегчения рас-
четов.
198
Расчет шихты для выплавки ферросплавов
Таблица 131
Расчет ведем на 100 кг V2O5 исходя из следующей схемы тех-
нологии плавки: I период—восстановительный, II период —
рафинировочный.
В качестве восстановителя используем 75%-ный ферросили-
ций и А1.
Принимаем, что за восстановительный период плавки из
шихты в сплав переходит 98,0% V, 75% Р и 100% Fe.
В качестве-шихты, содержащей ванадий, в I период даем
плавленую пятиокись ванадия и рафинировочный шлак, содер-
жащий 10% V2O5.
Принимаем кратность шлака в рафинировочный период—
0,5 (подлежит использованию), общая кратность шлака за всю
плавку составляет 2,0.
Рассчитываем количество V2O5, которое даем в виде плавле-
ной пятиокиси и рафинировочного шлака.
Учитывая, что плавленую пятиокись вводим и в шихту ра-
финировочного периода, выход 40 %-него феррованадия из
100 кг V2O5 будет порядка 150 кг, а рафинировочного шлака
потребуется ~70 кг. 70 кг рафинировочного шлака содержит
V2O5:
Остальное количество (до 100 кг) даем в виде плавленой
пятиокиси (93 кг), что при 90%-ном содержании УгО5 в пяти-
окиси составит
100
93-----• = 103,3 кг плавленой пятиокиси.
90
Расчет шихты для плавки феррованадия марки Вд1 199
Будем считать, что при восстановительной плавке из рафи-
нировочного шлака в металл переходит только восстановленный
ванадий, остальные составляющие переходят в шлак.
При восстановлении ванадия из 7 кг V2Os рафинировочного
шлака необходимо отнять кислорода
7-0,98- — = 3,02 кг.
182
При восстановлении 103,3 кг плавленой пятиокиси необхо-
димо отнять кислорода:
V2O5 —> V; V2OS составляет 93 кг;
93-0,98-—= 40,10 кг.
182
_ „ - 3,4-103,3 48 < пк .
Fe.,0, - >Fe; —----—----= 1,05 кг;
100 160
Р2О6 -»Р; ~-’18'10§А. о,75 - — = 0,08 кг
2 100 142 .
Е = 41,23 /<гО2
Всего необходимо' отнять кислорода
3,02+ 41,23= 44,25 кг.
Считаем, что алюминий связывает 20% кислорода, т. е.
44,25-02 = 8,85 кг О,.
Для связывания 8,85 кг кислорода потребуется алюминия
8,85 •— = 9,95 кг.
48
Учитывая, что часть алюминия переходит в сплав и выгора-
ет, необходимо взять избыток в количестве 15% (10% перехо-
дит в сплав и 5% составляет угар); в рафинировочный период
переходит из металла в шлак 50% А1.
Следовательно, необходимо технического А1
Остальной кислород связывается с кремнием, т. е.:
44,25 — 8,85 = 36,40 кг.
Для связывания 36,40 кг кислорода потребуется кремния
36,40-—= 31,85 кг.
32
200
Расчет шихты для выплавки ферросплавов
С учетом 20% избытка и 10% угара (5% ® первый и 5% во
второй периоды) необходимо кремния
31,85: 0,7 = 45,5 кг;
в пересчете «а ферросилиций это составит
= 60,67 кг.
0,75
Определим количество и состав полученного сплава
Переходит в сплав:
Ванадия из рафинировочного шлака . .
Ванадия из пятиокиси
Кремния из ферросилиция
45,5-0,2 = 9,10 кг, или 11,00%
112
Железа из пятиокиси 103,3-0,034 -----=
160
Железа из ферросилиция
60,67-0,248= 15,05 кг или 18,2%
Железа из алюминия
12,95-0,02 = 0,26 кг » 0,3%
Алюминия
9,95-0,10 = 0,99 кг » 1,2%
102
........ 7-0,98--------= 3,84 кг
182
102
........ 93-0,98-------= 51,08 кг
182
2 = 54,92 кг или 66,3%
= 2,46 кг или 3,00%
‘ 82,78 кг, или 100%
Вес сплава с содержанием 40% V
54,92:0,4= 137,3 кг.
Необходимо добавить железа
137,3 —82,78 = 54,52 кг,
или металлодобавок
54,52:0,99 = 55,1 кг.
В конце восстановительного периода сплав будет
жать, %:
Ванадия........................... 40
содер-
!|
*
I 9.1 \
Кремния -1°°1
6,6
Железа
54,25-Р 2,46-ф- 15,31
137,3
. 52,7
Алюминия —’ -100
\ 137,3
0,70
Всего:...........100%
Расчет шихты для плавки феррованадия марки Вд1 201
Считая, что в сплаве «после рафинировки остается 3% крем-
ния от общего количества кремния, требующегося для восста-
новления, необходимо окислить кремния
9,10 — 45,50 • 0,03 = 7,74 кг.
Для окисления этого количества кремния понадобится кис-
лорода
7,74—= 8,84 кг,
28
что в пересчете на плавленую пятиокись составляет
8,84-—.— = 22,33 кг.
80 90
При этом восстановится и перейдет в сплав, кг:
102
Ванадия .... 0,2233-90.—-= 11,25.
182
112
Железа . . . .0,2233-3,4--= 0,53
Вес сплава с содержанием 40% V
54,92 + 11,25 /in
------!----— = 165,40 кг.
0,4
Необходимо добавить железа
165.40 —(137,3 —7,74+ 11,25 +0,53) = 24,06 кг
или металлодобавок
24,06 : 0,99 = 24,3 кг.
В период рафинировки количество плавленой пятиокиси ва-
надия принимается с избытком 30% от теоретически необходи-
мого.
В нашем случае это составит
22,33-1,3 = 29,03 кг плавленой пятиокиси.
Определим потребное количество извести.
В 100 кг извести содержится свободной СаО
90 —0,5-—= 89,07 кг.
60
В восстановительный период в шлак переходит SiO2, кг:
Из пятиокиси...................................1,24
От окисления кремния ферросилиция
60
31,85-----
28
От угара кремния
60 \
45,4-0,05-.... .......................
28 /
68,16
4,87
Всего: . . . . 74,27
202
Расчет шихты для выплавки ферросплавов
Для связывания этого количества кремнезема в силикат
2СаО • SiO2 потребуется СаО
112
74,27-—— = 138,66 кг,
60
что в пересчете на известь составит 154,1 кг.
Состав шлака, образующегося в первый период плавки фер-
рованадия марки Вд1 алюминосиликотермическим способом,
приведен в табл. 132 (шлак скачивается).
Таблица 132
Источники поступления Переходит в шлак, кг
СаО SiO2 А12О8 Vaos MgO Про- чие 3
Пятиокись вана- дия 1,24 1,24 Пятиокись 4,15
Ферросилиций 68,16^4,87= ванадия и рафиниро- вочный шлак 1,0*
Алюминий . . - — =73,03 20,8 — — -
Известь .... 138,66 0,77 — — — — —
Рафинировочный шлак 31,50 17,50 3,5 — 7,00 3,5 —
MgO из футе- ровки — — — — 20,00 — —
Всего: кг 171,4 92,54 24,3 1,0 27,00 7,65 323,89
% 52,8 28,6 7,5 0,4 8,3 2,40 100
* Принято 50% в улет и 50% в шлак.
В период рафинирования в шлак переходит SiO2, кг:
Из пятиокиси (29,03-0,012) ................... 0,35
(6Q \
7,74- [ .... 16,60
28 /
От угара кремния...............................4,87
Всего:........21,82 кг
Потребуется СаО
21,82-—------29,03-0,012 = 40,38 кг
60
Расчет шихты для плавки феррованадия марки Вд1
203
или извести
40,38 : 0,90 = 44,86 кг.
Определим количество фосфора, переходящего в сплав из
шихтовых материалов:
из плавленой пятиокиси
132,06-0,0018-0,75 — = 0,076 кг;
142
из извести
(154,1 + 44,86) -0,0003- 0,75 • = 0,020 кг;
из ферросилиция
60,67-0,75-0,0005 = 0,023 кг;
из металлической шихты
(55,1 + 24,3)-0,75-0,0002 = 0,012 кг.
Всего............0,131 кг.
Определяем количество и химический состав конечного
сплава:
кг %
V..............................54,92 11,25 = 66,17 40,0
Si ............................ 45,50-0,03= 1,36 0,82
Р .......................................... 0,130 0,08
А1 ................................0,99 - 05 = 0,500 0,30
Fe . . 2,46-f-15,05 4 0,26 4- 54,52 4-0,53 4-24,06 = 96,88 58,80
2= 165,04 100,00
Вес сплава 165,04 кг.
Состав конечного шлака приведен в табл. 133
Состав шихты
Первый период:
Плавленая пятиокись .... 103,3 кг
Рафинировочный шлак .... 70 »
Ферросилиций................ 60,67 »
Алюминий ............... . . 12,95 кг
Известь....................154,1 »
Металлическая шихта .... 79,4 »
Второй период:
Плавленая пятиокись ............................. 29,03 кг
Известь...................................... 44,86 »
В результате плавки получается сплав Вд1 . . 165,04 »
На основании приведенного выше расчета шихты определя-
ем удельный расход исходных материалов.
204
Расчет шихты для выплавки ферросплавов
Таблица 133
На 1 т феррованадия марки Вд1 расходуется, кг:
Плавленой пятиокиси.............802
Рафинировочного шлака...........424
Ферросилиция Си75 ............. 368
Алюминия........................ 78
Извести........................1200
Металлической шихты.............480
Кратность шлака:
Первый период. . . .1,95
Второй период . . . .0,45
10. РАСЧЕТ ШИХТЫ ДЛЯ ПЛАВКИ ФЕРРОМОЛИБДЕНА
Состав исходных материалов, необходимых для плавки фер-
ромолибдена, приведен в табл. 134 и 135.
Расчет ведется на 100 кг обожженного молибденового кон-
центрата.
На основании практических данных принимаем:
1) переход молибдена в сплав 99,0%. в шлак в виде король-
ков сплава 0,2%, в улет в виде МоО3 — 0,80%;
2) использование кремния на восстановление 98%. переход
в сплав 2%;
3) 80% меди переходит в сплав; 20%— в улет;
Расчет шихты для плавки ферромолибдена
205
Таблица 134
Шихтовые материалы Химический состав, %
МоО3 FeO SiO2 CuO s P2O6 A12O3
Концентрат молибденовый обожженный Железная руда Известь Плавиковый шпат .... 76,50 10,00 8,00 2,00 2,50 5,00 1,00 0,10 0,10 0,09 0,02 0,10 4,31 1,00 2,00
Продолжение табл. 134
Шихтовые материалы Химический состав, %
Fe3O3 СаО CaF„ MgO co3 H2o
Концентрат молибденовый обожженный Делезная руда Известь Плавиковый шпат .... 97,00 0,60 0,98 92,00 93,00 3,30 0,20 0,20
Таблица 135
Материалы •Состав, %
Fe С Si Al Си S р FeO
Железная стружка . . . 96,0 0,20 0,14 0,02 0,04 3,6
Ферросилиций 75%-ный 22,86 0,09 75,00 2,00 — — 0,05 —
Алюминиевая крупка . . 2,00 — 1,00 95,0 2,0 — -— —
4) переход железа из концентрата в сплав 40%, в шлак 58%,
в улет 2%;
5) переход серы в сплав 50%, .в улет 50%;
6) переход фосфора концентрата в сплав 40%, в улет 60%;
7) алюминия расходуется «а (восстановление 94%, переходит
в сплав 1%, окисляется кислородом воздуха 5%;
8) 10% кремнезема концентрата и железной руды восстанав-
ливается алюминием, кремний переходит в сплав.
Расчет количества восстановителя
Определяем количество
связать три восстановлении
трата.
кислорода, которое необходимо
окислов молибденового концен-
206 Расчет шихты для выплавки срер/юсплавов
До молибдена восстанавливается
76,50-0,992 = 75,89 кг МоО3;
При этом освобождается кислорода
75,89-— = 25,30 кг,
144
восстанавливается 75,89—25,30 = 50,59 кг Мо.
До железа восстанавливается
100-0,10-0,40 = 4,0 кг FeO;
при этом освобождается кислорода к
4,0-— = 0,89 кг,
72
переходит в сплав 4,0—0,89 = 3,11 кг Fe.
До меди восстанавливается
100-0,01 -0 8 = 0,8 кг СнО;
при этом освобождается кислорода
0,8-—= 0,16 кг,
80
переходит в сплав 0,8 — 0,16 = 0,64 кг Си.
До фосфора восстанавливается
100-0,0009-0,4 = 0,036 кг ; 2О6;
при этом освобождается кислорода
0,036- —= 0,02 кг,
142
переходит в сплав 0,036—0,02=0,016 кг Р.
Всего требуется связать кислорода
25,30 + 0,89 + 0,16 + 0,02 = 26,37 кг.
. Принимаем, что 90% кислорода связывается кремнием, а
10% алюминием [9].
Потребуется кремния 0,9-26,37 = 20,78 кг.
Требуется 75%-мого ферросилиция с учетом перехода крем-
ния в сплав
Потребуется алюминиевой крупки:
26,37-0,10-54 _ 3-
0,95-0,94-48 ~~ ’
Расчет шихты для плавки ферромолибдена 207
Переходит в сплав, кг:
96
Мо........................... 76,5-0,99. --= 50,49
144
Fe . .(4,0 — 0,89) 4-28,23 - 0,2286 ^3,32.0,02 = 9,63
Си..................'. . (0,8 3,32 • 0,02) • 0,8= 0,69
Р.................................0,036—0,002 = 0,016
Всего . . . 60,83.
При содержании молибдена 60% вес сплава из 100 кг кон-
центрата составит
50,49:0,6 = 84,15 кг.
Необходимо добавить железа
84,15—60,83 = 23,32 кг.
Недостающее количество железа вносится железной струж-
кой и рудой. Принимаем, исходя из практических данных, что
стружкой вносится 70% недостающего железа, или
23,32-0,7= 16,32 кг-,
требуется стружки
16,32 : 0,96 = 17,00 кг.
Из окиси железа руды должно быть восстановлено
23,32 — 16,32 = 7,00 кг железа,
требуется окиси железа
7,0-— = 10,00 кг.
112
При 'восстановлении окислов концентрата кремнием получа-
ется высококремнеземистый тугоплавкий шлак. Для уменьше-
ния вязкости шлака (понижения температуры плавления), 60%
вводимой железной руды восстанавливаем до закиси железа.
Требуется внести окиси железа
10,00 : 0,40 = 25,0 кг,
или железной руды
25,00 : 0,97 = 25,77 кг.
Отнимается кислорода при восстановлении, кг:
48
Fe2O3 до Fe . . 25,00 • 0,40--- = 3.00
160
16
Fe2O3 до FeO .25,00-0,60 -----=1,50
Итого: 4,50 кг.
208 Расчет шихты для выплавки ферросплавов
Для связывания кислорода потребуется:
28
Ферросилиция . . . 4,50-0,9----: 0,75 = 4,73 кг, с учетом перехода крем-
32
ния в сплав 4,73 : 0,98 = 4,83 кг.
54
Алюминия.........4,50 0,1 : 0,95 = 0,53 кг с учетом использования
алюминия 0,53 : 0,94 + 0,56 кг.
Восстанавливается алюминием:
SiO2 концентрата . . . 100 • 0,08 0,1 = 0,8 (восстанавливается
при этом кремния
28
0,85-—= 0,40 кг)
60
SiO2 железной руды . . 25,77 • 0,02 • 0,1 =0,05 кг.
Требуется для этого алюминия
0,85-^- = 0,51 кг
180
0 51
или алюминиевой крупки --------:----=0,57 кг.
0,95-0,94
Общая потребность в ферросилиции
28,23 + 4,83 = 33,06 кг.
Общая потребность в алюминиевой крупке
3,32 + 0,56 + 0,57 = 4,45 кг.
Переходит
Элемент из концентрата из ферросилиция из алюминия
Мо 50,49 и
Fe 3,11 33,06 - 0,2286= 7,56 4,45 - 0,02 = 0,09
Si 28 0,8 . — = 0,37 60 33,06 - 0,75 • 0,02 = 0,50 4,45 • 0,01 = 0,04
Al —- 33,06 • 0,02 - 0,5* = 0,33 4,45 • 0,95 0,01 = 0,04
Си 0,8 • 0,8= 0,64 — 4,45 • 0,02 • 0,8= 0,07
С — 33,06 • 0,0009 = 0,03 —
Р 0,016 33,06 • 0,0005 = 0,017 —
S 0,1 - 0,5 = 0,05 — —
* 50% алюминия из ферросилиция переходит в сплав, 50% окисляется кислородом
Расчет шихты для плавки ферромолибдена
209
Расчет количества и состава сплава
Расчет веса и состава ферромолибдена приведен в табл. 136.
Расчет количества и состава шлака
Практикой установлено, что для снижения температуры
плавления шлака и уменьшения его вязкости необходимо в со-
став шихты вводить около 13 кг извести и около 1 кг плавико-
вого шпата на 100 кг концентрата.
Расчет веса и состава шлака приведен в табл. 137.
TZ 106,22 . оо
Кратность шлака ------- =1,22.
86,76
Расчет газовой фазы
Уходит с газами, кг
МоО3 . .... 76,5 • 0,008 = 0,61
FeO .... 10.0 0,02 = 0,20
Р2ОС .... 0,09 • 0,6 = 0,05
S 0,1 -0,5 = 0,05
СнО ... 1,0 --0,2 = 0,20
СО2 извести .... 13,0-0,002 = 0,03
Н2О » .... 13,0-0,002 = 0,03
1.17
Таблица 136
в сплав, кг ‘Состав сплава %
из железной стружки из железной руды итого
50,49 58,20
16,32 7,00 34,08 39,28
17,00 - 0,0014 = 0,02 28 0,05 -— = 0,02 60 0,95 1,10
— 0,37 0,43
— — 0,71 0,81
17,00 • 0,002 = 0,03 — 0,06 0,07
17,00 - 0,0004 = 0,007 — 0,040 0,05
17,00 - 0,0002 = 0,003 — 0,053 0,06
Всего: 86,76 100,00
воздуха.
14 Ф. П. Еднерал и А. Ф. Филиппов
210
Расчет шихты для выплавки ферросплавов
Окисел Переходит
из концентрата из железной руды при окислении ферросилиция
SiOg Л12О3 FeO СаО CaF2 P2OS s Mo MgO 100.0,08.0,9= 7,2 100.0,0431 = 4,31 10 • 0,58= 5,8 96 76,50 • 0,002 • = 144 = 0,10 25,77 • 0,02 0,9 = = 0,46 144 25,00 • 0,6 • — = 160 = 13,50 25,77 0,0098 = 0,25 25,77 • 0,0002 = 0,005 60 33,06 • 0,75 • 0,98 . — = 28 = 52,07 33,06 • 0,02 • 0,5 X 102 X — = 0,06 54
17,41 14,215 52,13
Материальный баланс
Задано, кг
Получено, кг
Концентрата..........100,00
Ферросилиция 75%-ного 33,06
Железной стружки . . . 17,00
Алюминиевой крупки . 4,45
Железной руды . . . .25,77
Извести............. 13,00
Плавикового шпата ... 1,00
Сплава ................86,76
Шлака . 106,22
Улет ...................1,17
Невязка.................0,13
(0,07%)
Всего . .194,28
Всего . .194,28
Расход материалов на 1
т ферромолибдена, кг:
Концентрата
100
86,76
• 1000=1153 (51% Мо)
Ферросилиция 75%-ного . . • 1000 = 381
Расчет шихты для плавки ферромолибдена
211
Таблица 137
в шлак, кг Состав
при окислении алюминия из извести из шпата итого шлака %
— 13.0,025=0,33 1,0 • 0,05 = = 0,05 60,11 56,59
4,45 • 0,95 • 0,99 X 102 X —= 7,91 54 13-0,01 = 0,13 1,0 • 0,02 = = 0,02 12,43 11,70
Из железной стружки: 144 13 • 0,006 . — 0,07 160 — 19,98 18,81
17,0 • 0,036= 0,61 13 - 0,92= 11,96 13-0,001 = 0,013 13 - 0,001 =0,013 1,0.0,93 = = 0,93 12,21 0,93 0,018 0,013 11,50 0,875 0,017 0,01
— — — 0,10 0,09
— 13.0,033 = 0,43 — 0,43 0,41
8,52 12,946 1,0 106,22 100,00
Алюминиевой крупки . . 86,76 • 1000 = 51
Железной стружки . . . .17,00 86,76 • 1000= 196
Железной руды .... 25,77 86,76 . 1000 = 297
Плавикового шпата . . 1,0 • 1000 = 12
86,76
Извести 13,0 . 1000 = 150
86,76
Приближенный тепловой баланс плавки ферромолибдена
Для проверки тепловой стороны процесса дается прибли-
женный расчет теплового баланса плавки.
14*
212 Расчет шихты для выплавки ферросплавов
Приход т ein л.а
1. Теплота окисления кремния;
Si О2 — SiO2; ДЯ = — 206 000 кал,
или 206000 ккал на 1 кг Si;
28
окисление 24,80 кг кремния дает
Qx = 7357-24,80 = 182 454 ккал.
2. Теплота окисления алюминия:
2А1 + 3/2О2 = А1,О3; ДЯ = — 393 300 кал,
или 7280 ккал на 1 кг А1.
Всего окислилось алюминия
4,45- 0,09-0,95 + 33,06-0,02-0,5* = 4,51 кг.
При окислении выделилось тепла
Q2 = 7280-4,51 = 32833 ккал.
3. Теплота образования силиката железа:
FeO + SiO2 = FeSiO3; ДЯ = — 5900 кал,
или 82 ккал на 1 кг FeO; при связывании 19,98 кг FeO выде-
лится тепла
<23 = 82 • 19,98 = 1638 ккал.
4. Теплота образования силиката алюминия:
А12О3 + S1O, = Al2SiO3; ДЯ = — 45 950 кал,
или 450 ккал на 1 кг А12О3; при связывании 12,43 кг А12О3 вы-
делится тепла
Q4 = 450 -12,43 = 5594 ккал.
5. Теплота образования силиката кальция:
СаО + SiO2 = CaSiO3; ДЯ = — 21 750 кал,
на 1 кг СаО выделится тепла 388 ккал.
При связывании 12,21 кг СаО выделится тепла
Q6 = 338-12,21 = 4737 ккал.
Суммарный приход тепла
Qa = 182 454 + 32 833 + 1638 5594 + 4737 = 227 256 ккал.
0,5 это 50°/о А1 из феросилиция, окисленного кислородом воздуха.
Расчет шихты для плавки ферромолибдена 213
Расход тепла
1. Диссоциация трехокиси молибдена до молибдена:
МоО3 -> Мо + Р/2О2; ДЯ = 180 400 кал,
или 1258 ккал на 1 кг МоО3; на диссоциацию 75,74 кг МоО3 тре-
буется затратить тепла.
Q1 = 1258 • 75,74 = 95 281 ккал.
2. Диссоциация окиси железа до закиси
Fe2O3 -> 2FeO + Ч2<\, ЛН = 66 200 кал,
или 419 ккал на 1 кг Fe2O3; на диссоциацию 15,0 кг Fe2O3 тре-
буется тепла
Q2 = 419-15,0 = 6285 ккал.
3. Диссоциация окиси железа до железа:
2/sFe2Os — 4/3Fe + О2; ДЯ = 130 133 кал,
или 1216 ккал на 1 кг Fe2O3; на диссоциацию 10,00 кг Fe2O3 тре-
буется тепла
Q3 = 1216-10,00 = 12160 ккал.
4. Диссоциация закиси железа до железа:
FeO — Fe +1I2O2, &Н = 64 500 кал,
или 896 ккал на 1 кг FeO; на диссоциацию 4,0 кг закиси железа
требуется тепла
Qt = 896 - 4,0 = 3584 ккал.
5. Диссоциация силицида железа до железа:
FeSi — Fe 4- Si; ДН = 19 200 кал,
или 343 ккал на 1 кг Fe; в 33,06 кг 75%-ного ферросилиция в
силицид связано все железо, т. е.
33,06-0,2286 = 7,56 кг;
на диссоциацию силицида железа требуется тепла
Q5 = 343-7,56 = 2593 ккал.
6. Диссоциация кремнезема до кремния:
SiO2 — Si + О2; ДЯ = 206 000 кал,
или 3433 ккал на 1 кг SiO2; на диссоциацию кремнезема тре-
буется тепла
Q6 = 3433-0,85 = 2918 ккал.
214 Расчет шихты для выплавки ферросплавов
7. Теплосодержание ферромолибдена при 1850°.
На плавление 1 моля молибдена требуется затратить
6600 кал тепла;.нагрев 1 моля молибдена от 20 до 1850° требует
тепла:
1850 1850
<7 = J Cpdt= J (5,81 + l,15-10~3f — 0,347-Ю5 Г2)Л =
20 20
— 14 290 кал',
теплосодержание 1 кг молибдена
6660 ф 14 290 О1С
9Мо=--------------= 218
теплосодержание железа
qFe = 22,26 ф 0,1942-1850 = 381 ккал/кг',
теплосодержание ферромолибдена при 1850° С
218-0,5821 ф- 381-0,3928 = 277 ккал/кг',
86,76 кг сплава содержит тепла
Qe = 277-86,76 = 24032 ккал.
8. Теплосодержание шлака при 1850°.
9шл — 0,286 t — 0,286 • 1850 = 530 ккал/кг',
106,22 кг шлака содержит тепла
Q, = 530 • 106,22 = 56 296 ккал.
Суммарный расход тепла составит
= 95 281 Н 6285 ф- 12 160 ф 3584 ф 2593 ф 24 032 ф 2918 ф
ф 56 296 = 203 149 ккал.
Избыток тепла 227256—203149=24107 ккал (10,6% приход-
ной части баланса) остается для нагрева материалов и покры-
тия тепловых потерь.
Для проверки удельного расхода тепла вычтем из приходной
части баланса сумму первых пяти статей расходной части и
разделим на вес колоши
227 256 — (95 281 ф 6285 ф 12 160 ф 3584 ф 2593 ф 2918) .
---------------------------------------------- — Do/ ккал К2.
194,28
Тепловой баланс процесса плавки ферромолибдена приведен
в табл. 138.
Расчет шихты для плавки ферротитана
215
Таблица 138
Приход Расход
статья ккал % статья ккал %
Окисление кремния Окисление алюминия Образование силикатов 182454 32833 11969 80,3 14,4 5,3 Диссоциация окислов и силицидов железа . . Т е пл осо де р жа н и е сплава Теплосодержание шлака Нагрев материалов, испарение и тепловые по- тери (по разности) . . . 122821 24032 56296 24107 54,0 10,6 24,8 10,6
Итого 227256 100,0 Итого 227256 100,00
11. РАСЧЕТ ШИХТЫ ДЛЯ ПЛАВКИ ФЕРРОТИТАНА
Состав исходных материалов, необходимых для выплавки
ферротитана, приведен в табл. 139.
Таблица 139
Материалы Химический состав, %
тю2 FeO FC2Og SiO2 MgO CaO
Титановый концентрат обож- женный 44,5 15,0 33,45 3,0 1,6 0,8
Железная руда — — 96,0 2,0 — 1,0
Известь — — — 5,0 — 90
Крупка алюминиевая .... — — —— — —— ,—
Ферросилиции — — — — — —
Продолжение табл. 139
Материалы Химический состав, %
S п. п. п. А12О3 Si Си Fe Al
Титановый концентрат обож- женный 0,05 1,6
Железная руда — — 1,0 — — — —
Известь — 3,0 2,0 — — — —
Крупка алюминиевая .... — — —— 1,0 2,0 2,0 95,0
Ферросилиций — — — 75,0 — 23,0 2,0
216
Расчет шихты для выплавки ферросплавов
Расчет ведем на 100 кг титанового концентрата.
На основании практических данных принимаем:
1. 70% TiO2 восстанавливается до титана, 15% TiO2 до TiO
и 15% до Ti2O3.
2. 97% Fe2O3 железной руды и концентрата восстанавливает-
ся до железа и 3% до FeO:, 100% FeO концентрата восстанав-
ливается до железа.
3. 90% кремнезема восстанавливается до кремния.
4. Отношение AI к Ti в сплаве составляет 0,25.
5. На 100 кг концентрата расходуется 2 кг железной руды
(для повышения термичности процессса) в шихту и 6 кг для
осаждения корольков; 1 кг ферросилиция в шихту и 0,5 кг для
осаждения; 1,5 кг алюминия для осаждения [10].
6. 50% кремния из ферросилиция переходит в сплав, 50%
участвует в восстановлении.
7. 86% алюминия участвует в восстановлении, 11% перехо-
дит в сплав, 3% окисляется кислородом воздуха.
Расход количества восстановителя
Расчет количества связываемого кислорода приведен в
табл. 140.
Восстановление окислов производится кремнием и алюмини-
ем. 1 кг 75%-ного ферросилиция, заданного в шихту, вносит
кремния
1,0-0,75 = 0,75 кг.
Из этого количества 50% переходит в сплав, а 50% связыва-
32
ет 0,375- — =0,43 кг кислорода.
28
Необходимо связать алюминием
29,67 — 0,43 = 29,24 кг кислорода;
требуется алюминия
29,24-— = 32,89 кг.
48
п - 32,89-0,11 .
Перейдет алюминия в сплав -------------- =4,21 кг.
1 0,86
Здесь 0,86 — коэффициент использования алюминия на вос-
становление, 0,11—коэффициент перехода алюминия в сплав.
С учетом угара и перехода алюминия в сплав требуется алю-
миниевой крупки
32,89 + 4,21 37,10
0,95-0,97 0,92
= 40.32 кг.
Расчет шихты для плавки ферротитана
217
Таблица 140
Исходный окисел Про- дукт Из 100 кг концентрата и 2 кг железной руды восстанавливается При восстановлении выде- лится кислорода, кг
ТЮ2 Ti . 48 44,5 • 0,7 - —= 18,69 кг Ti 80 44,5 - 0,7 - 32 — = 12,46 80
тю2 TiO 64 44,5 • 0,15 - —=5,34 кг TiO 80 44,5 • 0,15 16 • —-=1,34 80
Т1О2 T12O3 144 44,5 • 0,15- = 6,00 кг Ti,O3 160 2 44,5 0,15 16 -—- = 0,67 160
FeO Fe 56 15,0 1,0 - —= 11,67 кг Fe 72 15,0--— = 72 = 3,33
Fe2O3 концен- Fe , 112 33,45 - 0,97 • =22,71 кг Fe ’ 160 33,45 • 0,97 48 - — = 9,73 160
трата Н2 2 • 0,96 • 0,97 • = 1,30 кг Fe 160
Fe2O3 руды 1,92 • 0,97 48
re 160 “ ’
Fe2O3 FeO 144 33,45 • 0,03 •—- = 0,90кгFeO 16 1,06 = 160 3,04 0,9 •
концен- трата Fe2O3 руды SiO2 FeO Si 160 144 2.0,96 • 0,03 • -—=0,05 кг FeO 160 28 (3,0-^2 -0,02) . 0,9 - —- = = 0,11 32 —-=1,46 60
= 1,28 кг Si
Всего: 29,67
Расчет количества и состава сплава
В качестве осадителей корольков сплава на шлак присажи
вается термитная смесь следующего состава, кг:
Железная руда...........6
Алюминиевая крупка ... 1,5
Ферросилиций 75%-ный . . 0,5
Алюминий связывает кислорода
1,5-0,95-0,97— = 1,23 кг;
’ 54
кремний связывает кислорода
0,5 0,75-0,5 —= 0,21 кг.
28
15 Ф. П. Еднерал и А. Ф. Филиппов
218
Расчет шихты, для выплавки ферросплавов
При этом восстанавливается из руды
(1,23 + 0,21 )• 112 „
—----—--------=3,36 кг железа и переходит в сплав.
Состав сплава 1 приведен в табл. 141.
Расчет количества и состава шлака
Для снижения температуры плавления шлака в шихту до-
бавляют 9 кг извести на 100 кг концентрата и в состав осадите-
ля 1 кг извести на 100 кг концентрата.
Вес и состав шлака приведены в табл. 142.
tz 96,29 , лг-
Кратность шлака —-— = 1,45.
66,13
Для окисления избыточного алюминия требуется кислорода
воздуха:
40,32-0,95-0,03- — = 1,02 кг;
54
кислороду сопутствует азот
1,02-— = 3,38 кг.
23
Известь выделяет летучих
10,0-0,03 = 0,30 кг.
Материальный баланс
Задано, кг Получено, кг
Концентрата Алюминиевой крупки . . Железной руды Извести Ферросилиция 75%-ного Воздуха (1,02-|-3,38) . Невязка .100,0 . 41,82 . 8,00 . 10,00 . 1,50 . 4,40 .0,38(0,23%) Сплава Шлака Газов (3,38 + 0,30) . 66,13 . 96,29 . 3,68
Всего . .166,10 Всего . . .166,10
Извлечение титана
48
Титана в концентрате 44,5 • — = 26,70 кг.
Титана в сплаве 18,69 кг, извлечение титана
l^lOO^yo
26,70
1 На некоторых заводах предпочитают поддерживать содержание крем-
ния и алюминия в ферротитане ближе к верхнему пределу, допускаемому
ГОСТом, с целью повышения извлечения титана при плавке.
Переходит в сплав, кг
Отношение Al: Ti = 6.41 : 28,26 = 0,23 (меньше 0,25 по ГОСТу для марки ТиО);
Si : Т> = 3,13 : 28,26 = 0,1 1 (меньше 0,18 по ГОСТу для марки ТиО).
15:
3.36 кг из них восстановлено, остаток в шлаке в виде FeO составляет 0,67 72 : 56 — 0.86 кг.
Расчет шихты для плавки ферротитана
221
Расход материалов на 1 т сплава (28% Ti), кг:
Концентрата 100 - 1000 .(44.5% Т1О2) - - „ ---- = 66,10 =1512 В пересчете на сплав с 25% ТА 1512-25 28 =135°
Алюминиевой крупки . . 41,82-100 . . . .(95%-А1) • ’ 66,13 = 632 565
Железной руды ... . 8,0 - 100 66,13 = 120 108
Ферросилиция 75%-ного 1,5-100 66,13 = 22 20
Извести 10 100 = 151 135
66,13
Тепловой баланс
Приход тепла
1. Теплота восстановления двуокиси титана до титана:
ТЮ2 + % Al = Ti %- 2/3А1гО3; ДН = — 47 000 кал;
qx = 44,5-0,70-4—= 18 310 ккал.
80
2. Теплота восстановления TiO2 до TiO:
2ТЮЛ + 4/3А1 = 2ТЮ % 2/3А12О3; ДЯ = — 98000 кал;
q„ = 44,5 0,15 • ^°- = 4 090 ккал.
160
3. Теплота восстановления TiO2 до Ti2O3:
4TiO2 -J- 4/3 Al = 2Ti2O3 -f- 2/3А12О3 ДА = — 140000 кал;
л л c м i с 140 000 z-ч nori
qs = 44,5-0,15---------------— 2 920 ккал.
320
4. Теплота восстановления FeO до железа:
2FeO 4- 4/3Al = 2Fe + 2/3 А12О3; йН = — 137 000 кал;
. г- п 137 000 , . „„„
= 15,0-—-------= 14200 ккал.
4 144
5. Теплота восстановления Fe2O3 до железа:
2/3Fe2O3 + 4/3А1 = 2Fe + 2/3А12О3; Д// =-— 135 000 кал.
<?6 = 24,52--^-—- — 29 550 ккал.
112
'222 Расчет шихты для выплавки ферросплавов
6. Теплота восстановления Fe2O3 до FeO:
2Fe2O3 + 4/3А1 = 4FeO + 2/3 А1.,О3; А77 = — 129 800 кал;
. О1 129 800 . iq„
ог> =1,81--------- = 1 130 ккал.
1 4-72
7. Теплота восстановления кремнезема
SiO2 + 4/3 Al = Si + 2/зА12О3; Д/7 =— 57 700 кал;
q7 = 2,74-—- = 2 635 ккал.
1 60
8. Теплота восстановления Fe2O3 кремнием ферросилиция,
2Fe2O3 4- 3Si = 4Fe + 3SiO2; ДН = — 229 730 кал;
q& = (0,375 + 0,375) - —73- = 2 050 ккал.
3-28
9. Окисление алюминия кислородом воздуха
4/3А1 + О2 = 2/3А12О3; ДЯ = — 262 200 кал;
, . г 262 200 „ о^г-
f/s = 1,15------= 8 375 ккал.
1 36
Итого экзотермические реакции дадут тепла
18 310 4- 4090 + 2 920 + 14 200 + 29 550 + 1130 + 2 635 +
+ 2 050 + 8 375 = 83260 ккал.
10. Физическое тепло материалов.
Концентрат, руда, известь и алюминий подогреты до 200°.
Теплоемкость концентрата примем равной теплоемкости же-
лезной руды (0,24 ккал!кг -°C).
100 кг концентрата вносят 0,24 • 100 • 200 = 4800 ккал; 8 кг
железной руды вносят 0,24-8-200 = 380 ккал; 10 кг извести
вносят 0,174-10-200 = 348 ккал; 41,82 алюминиевой крупки
вносят 0,214-41,82-200 = 1790 ккал.
Всего материалы вносят 7318 ккал.
Суммарный приход тепла
83260 + 7318 = 90578 ккал;
На 1 кг участвующих в процессе материалов будет получено
тепла:
90 578: 161 =563 ккал.
Расход тепла
Теплосодержание металла и шлака рассчитываем следую-
щим образом.
Расчет шихты для плавки ферротитана 223
Определяем количество тепла, необходимое для:
1) нагрева металла и шлака от 25° до температуры плавле-
ния;
2) плавления;
3) перегрева жидкого металла и шлака до 1850° С (2123° К).
Атомная теплоемкость железа в интервале температур:
От 273 до 1050° К Ср = 4,13 + 6,38 • 10~3 Т
» 1050 » 1181° К Ср = 11,50 + 12,00- Ю”3 Т
» 1181 » 1674° К Ср = 7,0 + 4,00- 10~3 Т
» 1674 » 1803° К Ср = 11,0
Для жидкого железа Ср = 8,15.
Теплосодержание при нагреве от Т\ до Т2 получается путем
интегрирования уравнения теплоемкости в пределах между
Л и Т2.
Q = jcpdT.
7,
Теплосодержание железа, таким образом, слагается из:
1050 —з1050
=4,13 J dT + 6,38-10 J TdT == 6339 кал
298 298
1181 1181
Q2 =11,5 J dT + 12,0- Ю 3 J TdT = 3237 кал
1050 1050
1674 1674
Q3 = 7,0 f dT -j- 4,0 • 10~3 [ TdT = 6 266 кал.
1181 1'181
Q4= 11,0(1803— 1 674) = 1 419 кал.
Qo = 8,15(2123— 1803) = 2608 кал.
Теплота превращений, кал-.
Fea в Т-'ер ДН1 .... 165
Fep в Ге.( ДП2..345
Icy в Fee ДН3..245
Fe6 в Fe,K ДН4 ..... 3560
Полное атомное содержание железа:
QFe = 6 339 + 3 237 + 6 266 + 1 419 + 2 608 + 165 + 345 + 245 +
3 560 = 24184 кал/моль.
Теплосодержание 1 кг железа
24 184
•----= 431 ккал.
56
Ьа
224
Расчет шихты для выплавки ферросплавов
Теплосодержание титана
1150 1150
Qi = 5,25 ]' dT + 2,52-10—3 TdT = 6010 кал;
298 298
Q2 = 7,50 (2123 — 1150) = 7300 кал.
Теплота ‘превращения Tia в Tip составляет 950 кал;
» » Tip в Т1ж составляет 4353 кал.
QTi ==6 010 + 7 300 + 950 + 4 353 = 18 613 кал/моль.
Теплосодержание 1 кг титана
18613 Qoo
------— 388 ккал.
48
Атомная теплоемкость твердого алюминия Ср = 4,80 + 3,22 -
• IO-3 Т (от 273 до 932° К); для жидкого алюминия Ср = 7,00.
Теплота плавления алюминия А/7 + 2550 кал.
Атомное теплосодержание твердого алюминия при 932° К’-
Q[ = 4 298 кал.
Нагрев жидкого алюминия до 1850° С (2123° К):
Q2 = 8 337 кал.
Полное теплосодержание:
QA1 = 4 298 + 8 337 + 2 550 = 15 185 кал/моль.
Теплосодержание 1 кг алюминия
15185
------ = 562 ккал.
27
Атомная теплоемкость кремния равна
1173 —З1173 —51173
Qi = 5,74 $ dT + 0,617-10 f TdT— 1,01-10 J x
298 298 298
\ ' C 1 C7
X-----= 5167 кал.
7*2
1687 1687
Q2 = 5,33 dT + 1,058-10~3 [ TdT = 3517 кал.
11'73 П73
Q3 = 6,62 (2 123 — 1 687) = 2 886 кал.
Теплота плавления /\Н = 9460 кал.
Полное теплосодержание кремния при температуре 1850° С:
Qsi = 5 167 + 3517+ 2 886 + 9 460 = 21 030 кал/моль.
Расчет шихты для плавки ферротитана
225
Теплосодержание 1 кг Si
21030 = 751
28
ккал.
Теплосодержание 1 кг ферротитана с 28,3% Ti;
61% Fe; 6,4% Al; 3,1% Si при 1850°С составит
388-0,283 + 431-0,61 +562-0,064 + 751-0,031 =433 ккал.
Теплосодержание 66,13 кг сплава равно
433-66,13 = 28 634 ккал.
Теплосодержание шлака приближенно подсчитаем по фор
муле
q = 0,28/ + 50. Для t = 1 850° q = 561 ккал/кг.
Теплосодержание 96,3 кг шлака составит
561 -96,3 = 54024 ккал.
Приход тепла ккал %
Экзотермические
реакции .... 83260 91,7
Физическое тепло
материалов . . 7318 8,3
Всего . . 90578 100,00
Расход тепла ккал %
Т еплосо де ржание сплава . . , . , . 28634 31,6
Теплосодержание шлака 54024 59,6
Тепловые потери (по разности) 7920 8,8
Всего . . 90578 100,00
ПРИЛОЖЕНИЯ
ПРИЛОЖЕНИЕ 1
ТЕПЛОВОЙ ЭФФЕКТ РЕАКЦИИ И ЭНТРОПИЯ ОБРАЗОВАНИЯ ОКИСЛОВ,
СУЛЬФИДОВ, НИТРИДОВ И КАРБИДОВ ПРИ ТЕМПЕРАТУРАХ
СТАЛЕПЛАВИЛЬНОГО ПРОЦЕССА
Реакции д н кал/моль AS кал/°\{-моль
Окислы
Fe (жидк.) 4 — О2 = FeO (жидк.) —61960 —14,55
FeO (жидк.) = Fe (жидк.) 4 О (в Fe) 428900 412,51
Мп (жидк.) 4- -у О2 = МпО (тверд.) —106460 —26,9.
МпО (тверд.) = МпО (жидк.) 414300 47,0
Mg (газ) 4- у О2 = MgO (тверд.) —176500 —47,5
Са (газ) 4 g О2 — СаО (тверд.) —192000 —49,1
з 2А1 (жидк.) 4 — О2 = А12О8 (тверд.) —399800 —74,8
з 2Сг (тверд.) 4 — О2 = Сг2О3 (тверд.) —278190 —70,4
3 2V (тверд.) 4- — O2=V2O3 (тверд.) —277300 —47,8
Si (жидк.) 4 О2 = SiO2 (тверд.) —214300 —47,0
Ti (тверд.) 4 О2 = ТЮ2 (тверд.) —215320 —40,2
Zr (тверд.) 4 О2 = ZrO2 (тверд.) —234360 —35,6
Мо (тверд. 4 О2 = МоО2 (тверд.) —131180 —36,2
W (тверд.) 4 О2 — WO2 (тверд.) —139150 —41,7
Be (жидк.) 4 — О2 = ВеО (тверд.) —146730 —22,1
Сульфиды
Fe (тверд.) 4 у S2 (газ) = FeS (жидк.) .... —28000 —10,2
Мп (жидк.) 4 ~~~ S2 (газ) = MnS (тверд.) .... —65000 —19,0
1 Mg (газ) 4 ~ S2 (газ) = MgS (тверд.) —126340 —46,2
Са (газ)4 -у S2 (газ) = CaS (тверд.) —166940 —47,8
Приложения
227
Продолжение прилож. I
дн AS
Реакции кал/моль кал/°К-моль
Мо (тверд.) 4' $2 (газ) = MoS2 (тверд.) —76300 —33,3
W (тверд.) 4 S2 (газ) = WS2 (тверд.) —60960 —25,5
Нитриды
ЗВе 4 N2 — Bc3N2 (тверд.) —133500 —40,6
1 В (тверд.) 4- — N2 =_ BN (тверд.) —27700 —10,4
А1 (жидк.)-|-— N2 = A1N (тверд.) . —62300 —30,1
Ti (тверд.) +~ N2 = TiN (тверд.) —80300 —21,0
1 V (тверд.)+ — N2 = VN (тверд.) —43000 —21,4
1 Zr (тверд.)-]-- — N2 = ZrN (тверд.) —82000 —22,0
3Si (жидк.)'4- 2N2 = SigN4 (тверд.) —208600 —97,2
Карбиды
Са (газ) + 2С (граф.) = СаС2 (тверд.) —59800 —21,6
ЗСг (тверд.) 4‘ 2С (граф.) = Сг3С2 (тверд.) . . . —8550 —5,0
Si (тверд.) 4- 2С (граф.) = SiC (тверд.) —38400 —8,5
Ti (тверд.) + С (граф.) = TiC (тверд.) —57300 —2,5
2Мо (тверд.) 4 С (граф.) = Мо2С (тверд.) .... 44200 44,8
228 Приложения
ПРИЛОЖЕНИЕ 2
ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ КОНСТАНТЫ ЭЛЕМЕНТОВ
Элемент Симьч л Атомный вес Темпера- тура плавления °C Удельная теплоем- кость кал{г °C при 20° С Скрытая теплота плавления кал!г
Азот N 14,008 —209,86 0,247 —
Алюминий А1 26,97 659,7 0,214 93,96
Аргон Аг 39,944 —180,2 0,1252 —
Бериллий . . Be 9,02 1278J5 0,397 —
Бор В 10,82 2300 0,309 —
Ванадий V 50,95 1710 0,120 —
Водород Н 1,0080 —259,14 3,415 —
Вольфрам W 183,92 3370 0,0323 61
Железо Fe 55,85 1535 0,108 64,38
Кальций Са 40,08 842,0 0,155 —
Кислород О 16,0 —218,4 0,2184 —
Кобальт Со 58,94 1495 0,1001 67
Кремний Si 28,06 1420 0,168 —
Магний Mg 24,32 651 0,246 70,0
Марганец Мп 54,93 1260 0,115 64,8
Медь Си 63,54 1083 0,0921 50,6
Молибден Мо 95,95 2620J40 0,0647 52,1
Никель Ni 58,69 1455 0,105 73,0
Ниобий Nb 92,91 1950 0,0645 —
Платина .... Pt 195,23 1773,5 0,0324 23,7
Родий Rh 102,91 ' 1985 0,058 52
Селен Se 78,96 220 0,077 .15,4
Сера S 32,066 112,8 0,181 —
Тантал Ta 180,88 3027 0,036 —
Титан Ti 47,90 1800 0,1125 —
Углерод (графит) C 12,01 >3500 0,17 —
Фосфор P 30,98 44,1 0,189 5,04
Фтор F 19,0 —223 — —
Хром ..... Cr 52,01 1890 0,11 69,5
Церий Ce 140,13 640 0,051 —
Цирконий Zr 91,22 1900 0,068 24,09
Приложения
229
ПРИЛОЖЕНИЕ 3
ПАРАМЕТРЫ ДУГОВЫХ СТАЛЕПЛАВИЛЬНЫХ ПЕЧЕЙ СРЕДНЕЙ
И БОЛЬШОЙ ЕМКОСТИ
Емкость печи, т 10 25 50 100 200
Мощность трансформатора, кеа 5000 8000 16000 25000 45000
Внутренний диаметр кожуха, мм . . . . 3800 4600 5400 6300 8300
Верхняя ступень напряжения, в 280 320 350 420 610
Число ступеней напряжения 8 8 8 12 16
ПРИЛОЖЕНИЕ 4
ПАРАМЕТРЫ ЭЛЕКТРОПЕЧЕЙ ДЛЯ ВЫПЛАВКИ ФЕРРОСПЛАВОВ
Тип печи Диаметр электродов мм Диаметр распада электродов мм Диаметр кожуха мм Глубина ванны мм Назначение
ФС-16500 1200 2900 7800 2400 Для выплавки ферроси- лиция
ФС-13500 1100 2700 7300 2400 То же
ФС-10500 1000 2500 6800 2300 » »
ФС-7500 3500 ФХ-—— 4200 900 450 2300 1200 6000 4300 2300 1400 » » Для выплавки рафиниро- ванного феррохрома
ФВ-2500 500 1200 4000 1200 Для выплавки ферроволь- фрама
ФМ-2500 500 1200 4300 1200 Для выплавки рафиниро- ванного ферромарганца
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ТРАНСФОРМАТОРОВ
ДЛЯ БОЛЬШИХ ПЕЧЕЙ
Тип печи Установленная мощ- ность трансформато- ра, кеа Число ступеней напряжения Максимальные Номинальные Мин имальные
напряжение, в расчетный ток, ка Ф к к ф * к с расчетный ток, ка напряжение, в расчетный ток, ка
ФС-7500 ФС-10500 ФС-13500 ФС-16500 7500 10500 13500 16500 14 14 14 14 160 182 214 235 39,6 46,5 51,5 50,0 133 151 176,5 195 32,6 38,3 48,0 49,0 по 125 146 162 27,0 31,8 35,6 40,4
230
Приложения
Продолжение прилож. 4
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ТРАНСФОРМАТОРОВ
ДЛЯ МАЛЫХ ПЕЧЕЙ
Установленная мощ- ность трансформатора ква Напряжение по ступеням, в Максимальный ток по ступеням, а Мощность трансфор- матора по ступеням ква
3500 127 220 8100 3100
142 245 8100 3500
154 265 7600 3500
163 280 7200 3500
173 300 6800 3500
191 330 7200 4200*
2500 121 70 6750 13600 1650
165 90 6750 13600 2100
173 ’ 100 6750 13600 2360
190 ПО 6750 13600 2500
215 125 6750 11700 2500
242 140 6000 10800 2500
260 150 5600 9700 2500
280 163 5200 9000 2500
* В течение 25 мин.
ПРИЛОЖЕНИЕ 5
НАСЫПНОЙ ВЕС НЕКОТОРЫХ МАТЕРИАЛОВ
Железная руда (>60% Fe) (магнитный железняк) ....
Агломерат железной руды..............................
Окалина..............................................
Марганцевая руда ....................................
Хромовая руда актюбинская . . . . «..................
Кварцит..............................................
Халцедон.............................................
Известняк............................................
Известь ........................................
Плавиковый шпат .....................................
Боксит . . .................................. . . .
Магнезитовый порошок.................................
Доломит обожженный...................................
Доломит сырой........................................
Пековый кокс ................................. '. . .
Коксик ..............................................
Древесный уголь......................................
Шлак марганцевый передельный .................... .
Ферромарганец......................................' •
Феррохром передельный................. ................
Никель гранулированный ..............................
Силикохром 50%-ный гранулированный ..................
Стружка стальная.....................................
Титановый концентрат.................................
Алюминиевая крупка ..................................
2,5—3,5 т/м?
1,7—2,0 »
2,0 »
1,7—2,0 »
2,4—2,5 »
1,4—1,6 »
1,35 »
1,4—1,7 »
1,10—1,20 »
1,7 »
1,5 »
1,9—2,1 »
1,5 »
1,6—1,7 »
0,6 »
0,50—0,6 »
0,17—0,2 »
1,7—1,85 »
3,0 »
2,5 »
3,5 »
2,0 »
1,0 »
2,4 »
1,0
Замеченные опечатки
Стр. Строка Напечатано Должно быть По чьей вине
13 13 14 и 15 15 15 53 70 84 90 100 137 150 151 208 223 224 Табл. 11, графа 2, 22 сн. Табл. 12. заголовок Табл. 13, графа 1 справа Табл. 14, графа 1, 1—3 си. То же, 4—6 сн. 15 сн 2 св. Табл. 52, графа 2, 11 сн. 14 св. 6 св. Табл. 81, графа 1, 5 сн. 5 сн. 14 сн. 5 св. 15 св. 11 св. 1355106 Средняя Везде вместо тир Хромоникелевольфра - мовые Конструкционные Хромистые и хромо- никелевые Конструкционные 98-0,107 135106 Сводная 5 читать «Ост.». Хромоникелевольфра- мовые конструкционные Хромистые и хромо- никелевые конструк- ционные 98-0,107 Авт. Кор. Авт. Ред. изд. Ред. изд. Авт. » Изд. Авт. Изд. Авт. » Кор. Тип. Кор. зл- 0)> in, в.
100 : 0,72-0,7 20 98,705 т равновес ное содержание 0,0024-0,0002 Ж2 КОД икал и,53 : 0,94 4-0,56 Т [ Тх A II -| - 100-0,720,7 30 98,705 кг содержание 0,0024-0,08 =-0,0002 2X13 ккал кал 0,53 : 0,94 = 0,56 Т, т\
Заказ 528