курсовая фс70al1. Пояснительная записка к курсовой работе по дисциплине Теория и технология производства ферросплавов

• Название: Пояснительная записка к курсовой работе по дисциплине Теория и технология производства ферросплавов
• Дата: 12.04.2022
• Размер: 475.59 Kb.
• Имя файла: курсовая фс70al1.docx
• Тип: Пояснительная записка; #466110
• страница: 2 из 4

2.3. Мероприятия по снижение алюминия в ферросплаве.

Обработка жидкого ферросилиция карбонатной железной рудой (сидеритом)

Обработка жидкого ферросилиция карбонатной железной рудой (сидеритом) в ковше с естественным перемешиванием расплава образующимся углекислым газом позволяет снижать содержание алюминия менее 1,5%

В ковш сидерит подается по вибропитателю из специального бункера для сидерита, установленного под рабочей площадкой печи, непосредственно после открытия летки.

Расход сидерита составляет 100-150 кг на плавку в зависимости от исходного содержания алюминия в ферросилиции.

Процесс протекает по следующим реакциям.

FeCО₃ = FeO + СО₂

3FeO + 2А1 = 3Fe + Аl₂О₃

3СО₂ + 2А1 = А1₂О₃ + 3СО

Угар кремния при таком рафинировании не превышает 1,5%.

Для получения ферросилиция с содержанием алюминия менее 1,0% необходим последующий перелив расплава в другой ковш для отделения первичного шлака и добавка новой порции сидерита. Расход сидерита на рафинирование 1 т сплава с содержанием алюминия менее 1,5% в среднем составляет 5%; сплава с содержанием алюминия менее 1,0% - 10%. Потери кремния составляют соответственно 1,5 и 2,5%.


Продувка жидкого ферросилиция в ковше сжатым воздухом через погружную фурму

Ферросилиций с содержанием алюминия менее 0,5% получают продувкой расплава в ковше воздухом, обогащенным до 40-50% кислородом через погружную графитовую фурму.

Процесс рафинирования проводят в два этапа.

На первом этапе проводят рафинирование ферросилиция от алюминия в ковше во время выпуска металла карбонатной железной рудой по указанной выше схеме, снижая содержание алюминия менее 1,0%.

На втором этапе ковш с металлом с предварительно скачанным окислительным шлаком подают на специальной передаточной тележке в отделение кислородного рафинирования. Ковш подкатывают под погружную неводоохлаждаемую графитовую фурму, включали подачу кислородо-воздушной смеси и опускали фурму в металл на глубину до 800 мм. Происходит взаимодействие алюминия ферросилиция с кислородом воздуха по реакции:

3О₂+4А1=2А1₂О₃

Угар кремния при этом не превышает 2%


3.Расчетная часть.

3.1. Расчет шихты для выплавки ферросилиция марки ФС70Al1.

3.1.1. Исходные данные

Химический состав ферросилиция марки ФС70Al1 по ГОСТ 1415-93 приведен в таблице 1.
Таблица 1- Состав готового металла

Марка сплава	Si	Массовая доля, %
		С	S	P	Al	Mn	Cr
		не более
ФС70Al1	68-74%	0,1	0,02	0,04	1,0	0,3	0,3

Данные по распределению элементов для ФС70Al1 приведены в таблице 2.
Таблица 2- Распределение компонентов кварцита и восстановителей между продуктами плавки

Коэффициенты распределения	Обозначения коэффициентов	Si	Fe	Al	Ca	P	S	Mg
Коэффициент извлечения в металл, %	η	90	98	60	40	70	1	0
Коэффициент извлечения в шлак, %	β	2	1	25	45	0	0	20
Коэффициент улета, %	φ	6	1	15	15	50	99	80

Химический состав сырых материалов приведен в таблице 3.

Углеродистыми восстановителями должно быть внесено в шихту углерода:

37,62–1,2=36.42 кг.

Примем в расчете угар углерода кокса  7 %.

Необходимо ввести в шихту кокса:

кг.

Расход электродной массы может быть принят равным 2,6 кг на 100 кг кварцита. Примем, что 40 % материала электродов окисляется за счет воздуха и компонентов собственной золы, а 60 % – расходуется на восстановление компонентов кварцита. С учетом этого, поступает на восстановление компонентов кварцита углерода из электродной массы:

кг.
Таблица 3- Химический состав компонентов шихты:

Материал

Содержание компонентов, % по массе

Wp

Ap

Vг

SiO2

Fe2O3

Al2O3

CaO

MgO

P2O5

P

Fe

Mn

Si

C

S

Σ

Кокс

0.44

10.65

1.44

–

–

–

–

–

–

–

–

–

–

87.02

0.89

100

Зола кокса

–

–

–

37.4

35.26

23.3

2

1,8

0,24

–

–

–

–

–

-

100

Кварцит

0,09

–

–

98

0,6

0,7

1,0

2,1

0,005

–

–

–

–

–

-

100

Стальная стружка

2,0

–

–

3,5

–

–

–

–

–

0,03

93,3

0,55

0,25

0,4

0,03

100

Электродная масса

–

7,0

16,0

–

–

–

–

–

–

–

–

–

–

77

–

100

Зола электродной массы

–

–

–

48

16

26

7

1,7

0,3

–

–

–

–

–

1,0

100

18

3.1.2. Расчет количества восстановителя

Результаты расчета количества углерода, необходимого для восстановления компонентов кварцита приведены в таблице 4.

Таблица 4 – Расчет количества углерода, необходимого для восстановления компонентов кварцита

Уравнение реакции	Необходимо углерода на 100кг кварцита, кг
SiO2+2C=Si+2CO
SiO2+C=SiO+2CO
Al2O3+3C=2Al+3CO
CaO+C=Ca+CO
Fe2O3+3C=2Fe+3CO
P205+5C=P2+5CO
	Итого 37.62

Результаты расчета «активных» концентраций углерода в коксе приведён в таблицах 5.

Таблица 5 – Расчет «активной» концентрации углерода в коксе:

Уравнение реакции	Количество углерода, необходимое для восстановления компонентов золы 100кг кокса, кг
SiO2+2C=Si+2CO
SiO2+C=SiO+CO
Al2O3+3C=2Al+3CO
CaO+C=Ca+CO
Fe2O3+3C=2Fe+3CO
P205+5C=2P+5CO
Итого 3.48
«Активная» концентрация углерода в коксе:

Результаты расчета количества компонентов металла, поступающих в процессе плавки из кварцита, кокса и электродов, приведены в таблице 6.

Таблица 6  Расчет поступления компонентов металла из кварцита, кокса, полукокса и электродов

Элемент	Расчет количества компонентов металла, кг
Si
Al
Ca

Продолжение таблицы 6

Элемент	Расчет количества компонентов металла, кг
P
S
Fe
Итого: G1 = 45,249 кг

3.1.3. Расчет количества стальной стружки

Суммарное количество кремния в металле, с учетом данных таблицы 7:

, кг,

где  количество стальной стружки на 100 кг кварцита.

С учетом расчетной концентрации кремния в ферросилиции, количество готового металла:

, кг.

Металл содержит углерода, кг:



Для получения металла заданного состава необходимо внести в шихту железа:



Некоторое количество железа поступает в металл из кожухов электродов и прутьев для прожига летки.

В рассматриваемом примере расход электродных кожухов и прутьев для прожига летки может быть принят равным 0,66 на 100 кг кварцита. С учетом этого, необходимая добавка в шихту стальной стружки составит:



Стружка вносит углерода, расходуемого на восстановление компонентов кварцита:



Соответственно навеска угле в шихте должна быть уменьшена на величину:



Навеска угля в шихте после корректировки составит величину:



Поступает в металл попутно с железом из стальной стружки, кожухов электродов и прутьев для прожига летки:

3.1.4. Состав металла

Результаты расчета количества и состава конечного металла приведены в таблице 7.

Таблица 7  Расчет количества и состава металла

Элемент	Поступает, кг		Всего, кг	Состав, %
	из кварцита, восстановителей и электродов	из стальной стружки, кожухов электродов и прутьев
Si	42.9	0,04	42,94	70,65
Fe	1,63	15,48	17,11	28,15
Al	0,57	–	0,57	0,937
Ca	0,146	–	0,146	0,240
S	0,00046	0,0049	0,00536	0,0088
P	0,003	0,0049	0,0079	0,012
Mn	–	0,088	0,088	0,144
C	–	0,03	0,03	0,06
Итого			60,77	100

3.1.5 Состав шлака

Результаты расчета количества и химического состава шлака приведены в таблице 8.

Таблица 8  Расчет количества и состава шлака

Компонент	Поступает в шлак из кварцита, кокса, полукокса и электродов	Количество, кг	Состав, %
SiO2		1,99	62,995
Al2O3		0,23	17,611
CaO		0,51	27 17,844
MgO		0,058	1,18
FeO		0,021	0,367
Итого		2,809	100

Расчетная кратность шлака:

3.1.6 Состав и количество газов

Образуется оксид углерода в процессе восстановления компонентов кварцита и золы восстановителей (таблицы 5 – 7):



Образуется диоксид углерода при окислении восстановителей в обечайках и электродов кислородом воздуха:



Выделяется влаги из материалов в процессе движения шихты в печи:


Выделяется летучих веществ из углеродистых восстановителей и стальной стружки:



Выделяется летучих веществ из электродной массы:

Принимаем что летучие удаляются в виде СН₄.
Выделяется в газовую фазу серы из шихтовых материалов:



Из воздуха для окисления материала восстановителей и электродов поступает кислород в количестве:



Этому кислороду сопутствует азот:



где 0,77  доля азота в воздухе;

0,23  доля кислорода в воздухе.

Состав газовой фазы, образующийся в печи и над обечайками, приведён в таблице 9.

Таблица 9  Количество и состав газовой фазы

Компонент	Масса, кг	Вес, %
CO	91,6	72,48
CO2	13,4	10,6
H2O	0,6	0,47
CH4	1,626	1,286
S2	0,043	0,034
N2	19,11	15,12
Итого	126,37	100,0

3.1.7. Количество пыли

Результаты расчета количества пыли приведены в таблице 10.

Таблица 10  Расчет количества колошниковой пыли

Компонент	Расчет количества колошниковой пыли, кг
SiO
Fe
Al
Ca
P
MgO
	Итого: 4,84 кг

3.1.8 Сводная таблица материального баланса.

Результаты расчета материального баланса приведены в таблице 11.

Таблица 11  Результаты расчета материального баланса

Приход	Кг	Расход	кг
Кварцит	100	Металл	60,77
Кокс	46,87	Шлак	2,809
Стальная стружка	15,48	Газы	126,37
Электродная масса	2,6	Пыль	4,84
Прутья для прожига летки и кожухи электродов	0,66
Воздух	28,85
невязка	0,32
Итого	194,46	Итого	194,78