Определение количества технического кислорода во второй период плавки

Расход технического кислорода во втором периоде плавки определяется из выражения:

(11)

где - расход кислорода на окисление примесей шихты во втором периоде плавки, кг (в расчете = 0,430 кг);

- количество активного кислорода оксидов железа шихты, участвующего в окислении примесей ванны во втором периоде, кг;

- количество кислорода, поступившего в ванну из атмосферы, кг (в расчете = 0,425 кг).

Для определения необходимо рассчитать количество шлака, образующегося перед раскислением и количество активного (FeO) и (Fe₂O₃) в нем.

Определим количество оксидов, кроме оксидов железа и летучих, участвующих в шлакообразовании во втором периоде плавки. В образовании шлака участвуют заправочные материалы (магнезит, доломит), разжижители, огнеупоры свода, шлак первой половины плавки, железная руда, флюс и примеси металла.

В металле по расплавлению содержится: 0,5% углерода; 0% кремния; 0,11% марганца; 0,020% фосфора; 0,039% серы. По сравнению с составом металла по расплавлению содержание марганца в период доводки увеличивается на 0,04% (0,04кг), содержание серы снижается на 0,004%, содержание фосфора снижается на 0,003% (см. таблицу 13). В результате в шлаке снижается концентрация MnO и повышается содержание Р₂О₅ и СаS. Кроме того, в процессе шлакообразования второй половины плавки принимают участие флюс (по расчету расход извести 1,723 кг), руда, боксит, футеровка и шлак первого периода плавки (см. таблицу 14).

Расчет количества шлакообразующих оксидов второй половины плавки приведен в таблице 15.

Таким образом, количество оксидов, кроме оксидов железа и летучих, участвующих в шлакообразовании во втором периоде плавки составляет 1,931 кг.

Количество шлака перед раскислением можно определить из выражения:

(12)

где (%FeO) и (%Fe₂O₃) – содержание FeO и Fe₂O₃ в шлаке перед раскислением, %.

Таблица 15 – Количество оксидов, кроме оксидов железа и летучих, участвующих в шлакообразовании во втором периоде плавки

Источник	Расход, кг	Количество шлакообразующих оксидов, кг
Металл	0,008 0,003 -0,020	0,008∙72/32 = 0,018*1 0,003∙142/62 = 0,005 - 0,020∙71/55 = - 0,020
Руда	0,025	0,025∙0,01∙14,4 = 0,004*2
Известь	1,013	1,013∙0,01∙92,56 = 0,937
Боксит	0,160	0,16∙0,01∙63 = 0,099
Магнезит	0,330	0,33∙0,01∙96,4 = 0,318
Доломит об.	0,460	0,46∙0,01∙96,7 = 0,444
Доломит сырой	0,070	0,07∙0,01∙52,9 = 0,036
Материал свода	0,090	0,09∙0,01∙79 = 0,071
Шлак по распл.	4,000	0,025∙0,01∙(100-18,5) = 0,020*3
Итого		1,931
*1 – CaS, P2O5 и MnO соответственно; *2 – 14,4 и т. д. содержание в материале шлакообразующих оксидов, кроме оксидов железа и летучих (по таблице 3); *3 – 18,5 – сумма оксидов железа в шлаке (см. п. 3.5.1).

Содержание монооксида железа в шлаке перед раскислением зависит от основности шлака и остаточного содержания углерода в металле. При выборе концентрации FeO в шлаке используем данные таблицы 16.

Таблица 16 - Содержание FeO в шлаке перед раскислением

Основность шлака	Содержание углерода в металле перед раскислением, %
0,05	0,10	0,15	0,20	0,25	0,30	0,35	0,40	>0,45
2,0	11,6	10,2	9,4	8,6	8,4	8,2	8,1	8,0	7,9
2,5	14,2	12,2	11,0	9,8	9,5	9,2	9,1	9,0	8,9
3,0	16,4	14,2	12,6	11,0	10,6	10,2	10,1	10,0	9,9
3,5	18,0	16,6	13,9	12,2	11,7	11,2	11,1	11,0	10,9

В рассматриваемом примере при [%C]_раск = 0,20% и основности шлака В_раск = 3 принимаем (%FeO)_раск = 11%.

Отношение (%FeO) к (%Fe₂O₃) в шлаке перед раскислением обычно колеблется в пределах 3,0-4,0, причем с повышением основности оно уменьшается. В расчете принимаем отношение (%FeO)/(%Fe₂O₃) = 3,2.

Тогда (%Fe₂O₃)_раск = (%FeO)_раск/3,2 = 11 / 3,2 = 3,44%.

Количество шлака перед раскислением составит:

Количество оксидов железа в шлаке перед раскислением составит

С конечным шлаком теряется железа

Количество оксидов железа, поступивших в ванну во втором периоде плавки из всех источников, приведено в таблице 17.

Таблица 17 – Количество оксидов железа, поступивших в ванну во втором периоде плавки

Источник	Расход, кг	Вносится оксидов железа, кг
Fe2O3	FeO
Руда	0,025	0,025∙0,01∙78,9* = 0,020	0,025∙0,01∙1,6 = 0,000
Известь	1,013	1,013∙0,01∙1,14 = 0,012	-
Боксит	0,160	0,16∙0,01∙26 = 0,041	-
Магнезит	0,330	0,33∙0,01∙3,0 = 0,010	-
Доломит об.	0,460	0,46∙0,01∙1,38 = 0,006	-
Доломит сырой	0,070	0,07∙0,01∙1,0 = 0,001	-
Материал свода	0,090	0,09∙0,01∙11 = 0,010	0,09∙0,01∙10 = 0,009
Шлак распл.	4,000	4,0∙0,01∙3,85 = 0,153	4,0∙0,01∙14,65 = 0,583
Итого		0,252	0,592
* – содержание оксидов железа в материалах.

Таким образом, во второй половине плавки в ванну вносится 0,252 кг Fe₂O₃ () и 0,592 кг FeO ().

Остаток Fe₂O₃ в шлаке второго периода:

Тогда избыточное количество Fe₂O₃ составит:

- 0,180 = 0,252 – 0,078 = 0,175 кг.

При восстановлении избыточного Fe₂O₃ получится FeO:

При этом освободится кислорода: 0,175 – 0,157 = 0,017 кг.

Тогда суммарное количество FeO составит:

(%FeO)^II = 0,950 + = 0,157 + 0,592 = 0,749 кг.

Остается FeO в шлаке второго периода перед раскислением:

Избыток FeO составит:

(%FeO)_изб = (%FeO)^II – 0,248 = 0,749– 0,248 = 0,501 кг.

При восстановлении избыточного FeO в металл перейдет железа:

При этом освободится кислорода: 0,501 – 0,389 = 0,111 кг.

Всего освободится кислорода:

Технический кислород во втором периоде плавки должен внести кислорода:

При степени усвоения вдуваемого кислорода 90% и чистоте кислорода 98% на одну тонну металлозавалки потребуется технического кислорода