Реструктуризация сталеплавильного производства градообразующих металлургических комбинатов с переориентацией мартеновского производства на конвертерное с МНЛЗ позволило значительно улучшить экологическую обстановку (сократить вредные выбросы в 7 раз – от 76,8 до 10,53 тысячи тонн). В приземном слое жилой зоны концентрация пыли уменьшилась от 0,68 – 1,07 до 0,064 – 0,08мг/м³.

В настоящее время в СНГ работают 16 конвертерных цехов с 47 конвертерами емкостью от 40 до 400 тонн.

Современные отечественные конвертерные цехи – это крупные сталеплавильные комплексы с 350-400 тонными конвертерами и высокопроизводительными МНЛЗ; они оборудованы установками десульфурации чугуна и внепечной обработки стали, а также АСУТП. На базе использования новейших научных разработок в конвертерном производстве достигнуты значительные успехи: освоена технология передела чугунов различного состава (фосфористого, ванадиевого, низкомарганцовистого и др.) и выплавки качественных сталей широкого сортамента, включая стали ответственного назначения.

Для дальнейшего развития и совершенствования конвертерного производства проводятся теоретические и экспериментальные исследования с последующим полупромышленным опробованием и доработкой по созданию новых технологических процессов и разновидностей самого конвертерного процесса, направленных на расширение сырьевой базы конвертерного производства и сортамента высококачественной стали ответственного назначения, включая «чистые стали»; энерго – и ресурсосбережение, охрану окружающей среды, комплексную автоматизацию и управление не только технологическим процессом, но и производством стали в целом.

2 Расчет плавки при переделе обычного чугуна в кислородном

конвертере

2.1 Исходные данные

Выполнить расчет выплавки стали Ст3КП в кислородном конвертере емкостью 160 т.

Температура жидкого чугуна - 1300С

Температура отходящих газов -1600C

Основной охладитель - лом

Основной флюс - известь

Дополнительный флюс - боксит

Футеровка - смолодоломитовая

Емкость конвертера - 160т

В - основность шлака 3

Химический состав металлической шихты, %

Химический состав неметаллической шихты, %

Из расчета на 100 кг

2.2 Материалы из малозначащих источников, участвующие

в плавке

Такими источниками поступления являются: футеровка конвертера, миксерный и доменный шлак, оксиды железа, кремния и алюминия, попадающие с металлом.

К этой категории материалов, участвующих в плавке, относят также боксит и плавиковый шпат.

Поскольку все указанные выше материалы поступают из малозначащих источников, их точный качественный учет невозможен.

Но их влияние на процесс шлакообразования не вызывает сомнения и поэтому соответствующие данные для таких материалов обычно принимают на основе среднестатистических данных теории и практики плавки.

Принято считать, что количество засорений в металлическом ломе составляет 1 - 3 %, в основном это:

SiO2=75% Al2O3=25%

Количество окалины в металлоломе составляет обычно 1 - 4 %, в основном это : Fe2O3 = 69% FeO = 31%

С учетом того, что расход металлического лома в кислородно-конвертерном процессе составляет обычно 20 - 30%, можно считать, что количество засорений из металлического лома будет составлять 0,25 - 0,75%.=0,55%

Расход футеровки конвертера принято считать равным 0,7 - 1,2 кг, боксита - 0,6 - 1 кг, миксерного шлака - 0,5 - 1,2 кг.

Таким образом, расход материалов из малозначащих источников, участвующих в образовании шлака, для расчета плавки можно принять :

Футеровка конвертера 1кг

Миксерный шлак 0,8кг

Боксит 0,8кг

Засорение лома 0,4кг

2.3 Расчет общего количества образующегося шлака

где:

В - основность шлака ( для кислородно-конвертерного процесса - 3

[Si]чуг - содержание кремния в чугуне, кг

[Si]л - содержание кремния в ломе, кг

qSiO2(др) - количество оксидов кремния (SiO2 ), поступающее в шлак из всех источников, кроме металлической шихты, кг (для кк процесса - 0,75

Возможную степень дефосфорации определяем по формуле:

где:

[Р]ших - содержание фосфора в металлической шихте - для плавки на обычном чугуне с одношлаковым режимом принимают [Р]ших =[Р]чуг

qм1 - выход жидкого металла (для кислородно - конвертерного процесса составляет):88

ap1 – коэффициент распределения фосфора между металлом и шлаком, который равен отношению концентрации фосфора в шлаке к его концентрации в металле и для кислородно-конвертерного процесса составляет [P2O5]:[P] =60

[Р]ост= 100 *0,15 = 0,0326%

88+0.437*60*14,19

В готовой стали содержание фосфора до 0,03, а у нас0,0326 что вполне допустимо, следовательно допустим одношлаковый вариант плавки

Определим далее степень десульфурации используя формулу:

где:

_S^ших - количество серы, вносимой в ванну металлической шихтой (чугун, лом)

_S^др - количество серы, вносимой другими шихтовыми материалами (известь, плавиковый шпат, рудные материалы, уголь, ферросплавы);

для практических расчетов допускается принимать: _S^ших+_S^др=_S^чуг

_S^гф - количество серы, переходящее в газовую фазу по следующим реакциям:

[S]+2[O]={SO2}; (S)+2(FeO)={SO2}; [S]+{O2}={SO2}; (S)+{O2}={SO2}

Известно, что коэффициенты распределения серы между окислительным шлаком и металлом приближенно можно определить по эмпирической формуле: s=2*B-2

или для обычного процесса, где _s =6

{S}гф=8% от содержания серы в металлической шихте

Таким образом, по степени десульфурации металла одно-шлаковый режим в полной мере допустим, поскольку содержание серы в готовой стали не

Превышает 0,03%. Следовательно, по степеням дефосфорации и десульфурации плавка может быть проведена по одно-шлаковому варианту.

2.4 Максимально возможный расход металлического лома

Поскольку лом в кислородно-конвертерном переделе является основным охладителем и цена одной тонны его меньше цены тонны чугуна, то максимально возможный расход лома способствует улучшению технико-экономических показателей процесса плавки, снижению себестоимости стали.

Максимально возможный расход лома q^л кг, рассчитывают по формуле:

где:

Н_чуг^хим и Н_л^хим - количество тепла, выделяющегося при полном окислении 100 кг примисей чугуна и лома, кДж

t_чуг и t_лом - температура чугуна и лома

0,88 и 0,7 - удельные теплоемкости чугуна и лома, кДж/кгК

Q_шо, Q_FeO^обр, Q_CO^дож - приход тепла в результате шлакообразования, образования оксидов железа (FeO, Fe₂O₃) шлака и дожигания СО до СО₂ соответственно, кДж

Q_шл^физ, Q_г^физ, Q_м^хим - физическое тепло шлака, газа и металла соответственно, кДж

Q_м^хим - химическое тепло, которое может выделится при полном окислении примесей готового металла, кДж

H_(EFeO)^рлраз - тепло, затрачиваемое на полное разложение оксидов железа, содержащихся в 100 кг лома, кДж

А - постоянный член выражения, включающий тепловые потери от разложения карбонатов, испарения влаги шихты и другие малозначительные статьи потерь тепла; для кислородно-конвертерного процесса он составляет, А = 6000 - 7000кДж

Принимаем исходные данные

А = 6500кДж t_лом = 0C t_чуг =1300C

Количество тепла, выделяющееся при полном окислении 100 кг примесей чугуна, определим по уравнению:

где:

[C]_i, [Si]_i, [Mn]_i, [P]_i - содержание окисляющих примесей в чугуне, % по табл №1

Н_с⁰, Н_Si⁰, Н_Mn⁰, Н_P⁰ -стандартные тепловые эффекты окисления этих примесей, кДж

Н_с⁰ =14770кДж

Н_Si⁰ =26970кДж

Н_Mn⁰ =7000КДж

Н_P⁰ =21730кДж

Таким образом: