Тема: розрахунок десиліконізації чавуну на устрою десульфурації чавуну.

↑

▷ Содержание

⇐ ПредыдущаяСтр 2 из 7Следующая ⇒

Мета: Відпрацювання методики розрахунку (з додатковим пристроєм на УДЧ)

Теоретична частина

Конвертерний процес вимагає постачання чавуну з малими відхиленнями від оптимального хімічного складу і температури, що потрібно для стабілізації конвертеної плавки. Особливість конвертера в тому, що весь процес заснований на теплі екзотермічних реакцій, і при цьому відсутня можливість додаткового нагрівання металу, тим паче, що весь процес плавки здійснюється у короткий час 35-40 хвилин.

Тому головними факторами теплового балансу плавки є вміст хімічних елементів теплоносіїв кремнію, марганцю, вуглецю, фізичної температури чавуну, потрібної кількості десульфураторів.

Від цього залежить шихтовка плавки зі складовими чавун,скрап і шлакоутворюючі матеріали. Вміст кремнію також суттєво впливає на стійкість основної футерівки кон-вертера. Тому вміст кремнію у чавуні повинен бути оптимальний і з малими від-хиленнями.

Технологічними інструкціями конвертерного цеху ПАТ „АМК” передбачене обмеження вмісту кремнію в переробному чавуні марки П-1 0,5-0,9% в П-2 до 0,5 %, але поступає чавун зі вмістом кремнію 1,0,-1,5, а то і до 2,0 %, що викликає проблеми з зайвими витратами шлакоутворюючих матеріалів, зношення футерівки конвертора від агресивної дії кремнезему в окислювальний період плавки внаслідок реакцій:

Sі + О₂ = SіО₂ і Sі + 2FеО = SіО₂ + 2Fе

Проблеми циклічної зміни хімічного складу чавуну при виплавці в доменній печі характерні у всесвітньому досвіді навіть при використанні сучасних методів ведення доменної плавки, а тим паче при поставці рудних матеріалів і коксу з різних місць і при використанні рідкого чавуну від декількох доменних печей водночас.

При впровадженні конвертерного комплексу чавун буде постачатись до конвер-тера після випуску з однієї печі міксеровозом без опосереднення. І тому питання перепадів у вмісту кремнію і сірки в чавуні вкрай важливе.

З сіркою питання вирішується впровадженням устрою десульфурації чавуну (УДЧ) з використанням різних десульфуруючих реагентів за вимогами ступіню де-сульфурації. При потребі передбачена і додаткова запічна десульфурація сталі.

Зараз та розроблена схема не запевнює у її технологічності. Більш досконала - десиліконізація на устрою десульфурації чавуну, тільки іншими реагентами, десиліконізаторами.

Десиліконізація за всесвітнім досвідом здійснюється залізною рудою, окалиною, продувкою пиловидними матеріалами, повітрям, повітрям з добавлення кисню. При цьому тепловой ефект окислення кремнію компенсує охолодження від обробки чавуну, так при окисленні 0,1 % кремнію метал нагрівається на 40^оС, що дає запас тепла і на подальшу при потребі десульфурацію. Таким чином, можливо поєднати процеси десиліконізації і десульфурації в одному агрегаті.

Практична частина

З метою стабілізації конвертерної плавки, зниження витрат вапна, підвищення

стійкості футерівки конвертера, плавки за малошлаковою технологією за принципами

енерго- і ресурсозбереження виконуємо розрахунок десиліконізації чавуну до опти-мального вмісту кремнію при вихідних умовах:

1. Чавун випущений з завищеним вмістом кремнію 1,0 %, що для конвертерної

плавки недопустимо.

2. В чавуні достатньо високий вміст вуглецю.

3. Вміст сірки на низькому значенні (що спостерігається при «горячій» домен-

ній плавці).

Таблиця 1. Хімічний склад чавуну до и після десиліконізації, %.

Потрібно розрахувати зниження вмісту кремнію в чавуні з 1,0 до 0,5 %

Для десиліконізації чавуну використовуємо прокатну окалину з цеху гарячої прокатки тонкого листа зі вмістом 90 % Fе₂О₃ і 10 % FеО, і обпалене вапно у співвідношенні 4: 1, які вдуваються в рідкий чавун у струменю азоту.

Таблиця 2. Хімічний склад неметалевих матеріалів, %

Визначимо потребу кисню для окислення 0,500 кг кремнію, кг:

0,500 * 32: 28 = 0,571

Утворюється оксиду кремнію, кг:

0,500 + 0,571 = 1,071

Одночасно з кремнієм окислиться і вуглець з 4,3 до 4,1%, кг:

4,3 – 4,1 = 0,200

Витрати кисню на окислення 0,200 вуглецю до СО складуть, кг:

0,200 * 16: 12 = 0,267

Утвориться оксиду вуглецю, кг:

0,200 + 0,267 = 0,467

Одночасно окислиться і марганець з 0,650 до 0,550, кг:

0,650 – 0,550 = 0,100

Витрати кисню на окислення 0,100 марганцю до МnО складуть, кг:

0,100 * 16: 55 = 0,029

Утвориться оксиду марганцю, кг:

0,100 + 0,029 = 0,129

Сумарна витрата кисню, кг:

0,571 + 0,267 + 0,029 = 0,867

Витрати прокатної окалини для внесення в чавун 0,867 кг кисню складуть, кг:

0,90 х * 48: 160+ 0,10 х * 16: 72 = 0,867

0,270х + 0,022 х = 0,867. 0,292 х = 0,867. х = 2,969

Витрати прокатної окалини:

2,969 кг на 100 кг чавуну

Розраховуємо витрати вапна У для основності шлаку біля 1,25 зі співвідношення:

СаО: SіО₂ = 1,25

У * 0,910: У * 0,020 + 1,071 = 1,25

У * 0,910 = 1,25 (0,020 * У + 1,071)

0,910 У = 0,025 У + 1,339

0,885 У = 1,339

У = 1,513

Витрати вапна складуть 1,513кг/100 кг, або 15,13 кг/т.

Розраховуємо основність шлаку від утворення кремнезему і вдування вапна.

Добавиться оксиду кремнію з вапна, кг:

1,513 * 0,020 = 0,030

Сумарна маса кремнезему, кг:

1,071 + 0,030 = 1,101

Оксиду кальцію від внесення 1,513 кг вапна:

1,513 * 0,910 = 1,377

Маса газу СО від внесення вапна, кг:

1,513 * 0,04 = 0,061

Маса Н₂О від внесення вапна, кг:

1,513 * 0,005 = 0,007

Маса оксиду магнію від внесення вапна:

1,513 * 0,01 = 0,015

Маса оксиду алюмінію від внесення вапна:

1,513 * 0,015 = 0,023

Маса газу СО, кг:

0,467 + 0,061 = 0,528

Зниження вмісту сірки при утвореному шлаку не проходить внаслідок окислю-вального характеру процесу десиліконізації і невисокій основності шлаку.

Дефосфорація чавуну також неможлива при вмісту кремнію в чавуні 0,50 %.

Фактична основність шлаку складає без врахування незначної кількості інших оксидів:

1,377: 1,101 = 1,25

що задовольняє умови стійкості футерівки міксеровозу.

В чавун перейде заліза з окалини, кг:

2,969 – 0,867 = 2,102

Утворюється шлаку, кг:

1,101 + 0,129 +1,377 + 0,015 +0,023 = 2,645

Перейде в шлак заліза в вигляді корольків біля 2,5%, кг:

2,645 * 2,5: 100 = 0,066

Сумарна маса шлаку складе, кг:

2,645 + 0,066 = 2, 711

Знизиться вміст кремнію, вуглецю, марганцю на 0,500, 0,200 і 0,100 кг відповідно.

Переходить в метал від окалини зі врахуванням зниження вмісту хімічних елементів в чавуні з переходом їх в шлак, кг:

2,102 – 0,500 - 0,200 – 0,100 – 0,066 = 1,236

Таким чином, десиліконізація вносить додатково 1,236кг/100кг металу.

Таблиця 3. Матеріальний баланс десиліконізації чавуну

Нев’язання = 0.

Витрати десиліконізаторів для зниження вмісту кремнію в чавуні з 1,0 до 0,5 % складають, кг:

2,969 + 1,513 = 4,482 кг, або 44,82 кг/т, біля 4,5 %.

Примітки:

1. За даними літератури для зниження вмісту кремнію в чавуні з 1,0 до 0,5 % витра-

ти окалини і вапна складають 3,5 - 4,8 %, що відповідає даному розрахунку.

2. Замість окалини можливо вдувати повітря з добавкою кисню.

Висновки: дані розрахунку відповідають практиці конвертерних цехів.

Література

1. В.В.Лунев Сера и фосфор в стали. М: Металлургия 1988.- 256с.

2. Ковшевая доводка стали. В.А.Вихлевчук Дн: Системные технологии 2000-

190с.

3. Металлургическая и горнорудная промышленность. №.6 2006г.

4. Черная металлургии России и стран СНГ в 21 веке №3 94г.

Додаток

Данні для розрахунку практичної роботи №3

Практична робота №4

Познавательные статьи:



Алгоритмические операторы Matlab

Конструирование и порядок расчёта дорожной одежды

Исследования учёных: почему помогают молитвы?

Почему терпят неудачу многие предприниматели?