Розрахунок матеріального балансу виплавки методом переплаву

розрахунок матеріального балансу виплавки методом переплаву.

Вихідні дані.

Виплавляєма марка сталі – 12Х21Н5Т

Хімічний склад сталі 12Х21Н5Т ,% :

Елемент

C

Si

Mn

Cr

Ni

Mo

W

V

Ti

S

P

Cu

Al

Зміст,%

0,09 0,14

н.б. 0,8

н.б. 0,8

20,0 22,0

5,3 5,8

н.б. 0,2

н.б. 0,2

н.б. 0,2

0,25 0,50

н.б. 0,02

н.б. 0,03

0,0 0,3

н.б. 0,8

Леговані відходи - сталь 12Х21Н5Т

Вибираємо такі легуючі та розкислювачі (необхідні для виплавки данної марки сталі): ТГ-ТВ, Н-2, ФХ025;

Склад металевої частини шихти.

Елемент	С	Si	Mn	Cr	Ni	Р	S
Зміст,%	0,09	0,8	0,8	22	5,6	0,03	0,02

1.2 Хімічний склад шлакоутворюючих.

Шлакоутворюючі	Хімічний склад,%
	CaO	MgO	SiO2	АІ203	FeO	CaF2	S
Вапно	90	1.5	1.5	1	0.5	-	0.05
Шпат	1	-	2	0.5	0.5	20	0.1
Шамот	0.7	0.3	62	35	1.5	-	-

Вигар	Елементи
	АІ	Ті	Si	V	Mn	Cr	W
	100	80	50	20	20	10	10

Марка сплаву	Ведучий елемент	Вміст елементів, % не більше
		C	Si	Mn	P	S	АІ
ТГ-ТВ	Ті н.м.98	-	-	-	-	-	-
ФХ025	Cr 65	0,25	2,0	-	0,06	0,0	-
Н-2	Ni 99,5	-	-	-	-	-	-

Вигар елементів у період плавління.

Хімічни склад деяких легуючих розкислювачів.

Засвоєння легуючих та розкислючих елементів.

Елементи	Засвоенння,%	Елемент	Засвоення,%.
Cu, Ni, Co, Mo	100	Nb	85
W	95	Si	50/100
Cr, Mn	100	B, Ті	50
N	90	АІ	80
V	95	Zr, Ce	50

Шихтування плавки та її розплавлення.

Розраховуємо кількість вуглецю, що вносять феросплави:

% [C]_ф=(Е_гм-Е_кр) ^. С_ф / Е_ф^. п, (1.1)

де Е_гм - вміст легуючого елемента у готовім металі, % :

Е_кр - вміст вуглецю у кінці розплавлення, % ;
С_ф - вміст вуглецю у феросплаві, % :
Е_ф - вміст легуючого елемента у феросплаві, % :
п - засвоєння легуючого елемента.

Е_кр=Е_в^.(100-У) / 100 , (1.2)

де Ев - вміст легуючого елемента у відходах метала, % ;

У - вигар елемента.
Cr_кр = 22^.(100-15) / 100 = 18,7%

[С]_фх = (22-18,7)^.0,25 / 65^.1 = 0,012%

Кількість внесеного феросплавами вуглецю дорівнює:

[С]_ф = 0,012%

Кількість вуглецю [С]_н, що вноситься від навуглецевання, прий­маємо згідно технології [С]_н= 0,04% .

Вміст вуглецю у завалці :

%[С]_зав = %[С]_гм - %[С]_ф - %[С]_н :

[С]_зав = 0,14-0,012-0,04 = 0,088% ,

Кількість ферохрому у завапці, на 100кг легованих відходів, дорівнює:

G_фx = (Cr_гм – Cr_кр)^.100/ (Cr)_фх^.п , (1.3)

Надходить	Вага,кг	С	Mn	Si	Cr	Р	S	Ni
Леговані відходи	100	0,1	0.8	0,6	20	0,02	0,02	5,6
ФХ025	5,07	0,012	-	0,1	3,29	0,003	0,001	-
Усього	105,07	0,112	0.8	0,7	23,29	0,023	0,021	5,6

G_фx = (20-18,7) ^. 100 / 65 = 5,07кг.

Склад завалки

Si0₂ = (Si_о)_ш^.60 /28 + l,5^.(SiO₂)в /100 ,кг; (1.4)

SiO₂ = 0,35^.60 /28 + 1,5^.1,75 /100 = 0,77кг ,

при вмісті Si0₂ у шлаці 20% кількість шлаку становить :

U_l = Si0₂^.100 /20 = 0,77^.100 /20 = 3,85 кг

Кількість вапна для утворення шлаку, при вмісті в ньому 35% СаО та вмісті СаО у вапні 85%, становить :

В = U_l^.35 /85 = 3,85^.35 /85 = 1,56кг.

Розраховуємо вагу метала у кінці ПП.

Кількість окислених домішок дорівнює :

Е_о = Еш^.У /100 ,кг;

Si_o = 0,7^.50 /100 = 0,35кг

Mn_о = 0.8^.25 /100 = 0,2кг
Cr_о = 23,29 ^.15 /100 = 3,49кг.

Знаходимо вагу метала у кінці ПП :

G_мкр = G_пл - Е_о, кг (1.5)

G_мкр = 100 - 0,35 - 3.49 = 95.86кг.

Склад,%	C	Si	Mn	Cr	P	S	N	Ti
У кінці	0,112	0,35	0,6	19,8	0,023	0,021	5,6	-
Готовий метал	0,12	Н.б 0,8	Н.б 0,8	22	0,03	0,03	5,6	0,35

Відновлювальний період

Склад металу

Знаходимо необхідну для легування кількість феросплавів.

G_ф=(Е_гм^.х – G_мкр^.E_kp) / Е_ф^.n , кг: (1.6)

де n - приймаємо за таблицею 2.5 ;

G_ФХ025 = (20х-96,16×18,7) / 65 = 0,3384х-27,6

G_тг-тв=0,35^. x / 98^. 0,6 = 0,0059
Вага готового металу дорівнює :

х = 96,16 + 0,3384х – 27,6 + 0,0059х

0,7867х = 82,41
х = 104,56 кг ;

Необхідна кількість феросплавів :

G_ФХ025 = 0,3384-104,56 – 27,6 = 7,78 кг ;

G_тг-тв = 0,0059×104,56 = 0,616 кг ;

Робимо розрахунок процесу десульфурації.

Кількість шлаку необхідного для достатнього ступеня десульфу­рації знаходимо за формулою :

U₂ = ІОО^.⌂[S] / ([S]_к . L_s –( S)_п) ,% :
Приймаємо остаточний вміст сірки у металі [S]_гм = 0,015% , початковий вміст сірки у шлаці (S)_n = 0,05% ,

Ls знаходимо за формулою :

Ls = (20*30) / (%FeO),

де (%FeO) - кількість FeO у шлаці приймаємо 0,5% ;

Ls = 20 /0,5 = 40.

Розраховуємо кількість сірки, яка надійде у метал з феросплавів

[S]_ф = G_ф^. S_ф/100;

[S]_ф=0,355^.0,03/100+0,963^.0,03/100=0,0005% .

Розраховуємо необхідний ступінь десульфурації :

⌂[S] = [S]_п + [S]_ф - [S]_к = 0,0351+0,0005-0,015=0,0206%

Кількість шлаку становить :

U₂ = 100.0,0206 /(0,015-40 - 0,05) = 2,06 / 0,55 = 3,72%

Робимо перевірку та уточнення витрат розкислювачів.

Кисень у метал надходить з футеровки поду та відкосів, з по­вітря та шлаку.

Знаходимо кількість кисню, який надходить у метал. За практич­ними даними з футеровки поду та відкосів надходить до 0,07% кисню, а з повітря та шлаку до 0,3% від ваги метала.

[О₂]_м = О_ф + О_ш + О_п = 0,07 + 0,3 = 0,37% ,

у перерахунку [О₂]_м = G_гм^. 0,37 / 100 , кг ;

[О₂]_м = 104,56^. 0,37 / 100 = 0,386кг.

Знаходимо кількість кисню, який буде зв'язаний кремнієм.

Кількість кремнію, який окислиться під час попереднього гли­бинного розкислення, із розрахунку введення його на 0,15% та засвоєнні 50%, дорівнює :

(Sio)_гр = G_гм^.0,15^.50 / 100^.100 .кг :

(Sio)_гр = 104,56^.0,15^.50 / 100^.100 = 0,0784кг.

Кількість порошку ФС65, який йде на розкислення шлаку, стано­вить :

(G_фс)_др = (G_фс)_р - G_гм^. 0,15^.100 / 100^.65 .кг
де (G_фс)_р = 0,0083^.104,56 = 0,867 кг
(G_фс)_др = 0,867-104,56^.0,15^.100 /100 ^. 65 = 0,623кг.

Буде окислено кремнію при його засвоєнні 50% :

(Sio)_др = (G_фс)_др^.65^.50 / 100^.100 .кг ;

(Sio)_др = 0,623^.65^.50 / 100^.100 = 0,202кг .

Загальна кількість кремнія, який окислився :

(Sio)_р = (Sio)_гр + (Sio)_др = 0,0784 + 0,202 = 0,2804кг.

Буде зв'язано кисня :.0

(0₂)_Si = (Si_o)_р^.32 / 28 = 0,2715^.32 /28 = 0,310кг.

Знаходимо кількість кисня, який буде зв'язаний алюмінієм.

Кількість АІ який йде на зв'язування кисню під час глибинного
розкислення, становить :

(АІ)_гр = АІ_р - АІ_гм,кг :

за технологією витрати АІ на глибинне розкислення становлять 0,06кг/100кг, а вміст АІ у готовому металі становить 0,03%

(АІ)_гр = 0,06 - 0,03 = 0,03кг.

Так як увесь АІ, який йде на розкислення шлаку, буде реагувати з киснем, загальна кількістьАІ, що окислився, становить :

(АІ)_р = (АІ)_гр+ (АІ)_др ,кг :

витрати АІ на дифузійне розкислення за технологією становлять 0,05кг/100кг,

(АІ)_р = 0,03 + 0,05 = 0,08кг.

Буде зв'язано кисня :

(0₂) _АІ=(АІ)_р ^. 48 /54 = 0,08^.48 /54 = 0,071кг.

Залишиться 0₂ у металі :

[О₂]_о = [О₂]_м – [О₂]_Si – [О₂]_АІ = 0,373-0,310-0,071=-0,008 кг.

Це вказує на те, що цієї кількості Si та Аl буде достатньо для зв'язування усього 0₂.