5.4 Расчёт материального баланса плавки

Для расчёта материального баланса необходимо знать длину сплавляемой части электрода, которая равна 5,4 м и массу сплавляемой части электрода, которая равна 3005 кг.

Химический состав электрода, предназначенного для ЭШП, представлен в таблице 6.

Таблица 6 - Химический состав электрода

В процентах

При электрошлаковом переплаве происходит окисление элементов, при этом каждый метр поверхности стали присоединяет 25 г кислорода. Имеется следующий путь доставки кислорода к поверхности металлической ванны: окисление поверхности электрода кислородом воздуха, далее перехода окалины в шлак при плавлении электрода и доставка кислорода к границе жидкого металла:

FeO2>FeO>(FeO) >[FeO]

Определение количества образующейся окалины FeO

, (51)

где S - площадь поверхности одного электрода, м2.

S=, (52)

где - длина сплавляемой части электрода, м.

S=3,14·0,3·5,4=5,09м2.

Тогда согласно формуле

г

Для образования такого количества FeO понадобится кислорода:

, (53)

где S - площадь поверхности электрода, м2.

mO=25·5,09 = 127,5 г

Тогда окислится железа:

(54)

mFe = 343,4 - 76,4 = 267 г

Окалина при плавлении переходит в шлак, где она расходуется на окисление элементов по реакции:

(FeO)+[R]>[Fe]+(RО)

То есть железо возвращается в жидкую металлическую ванну. Конечное содержание FeO во флюсе АНФ-1П

, (55)

где mшл - масса шлака, кг

г

Перейдёт в слиток железа:

, (56)

где Х - количество FeO в исходном флюсе, %; в применяемом флюсе Х=0

m(FeO) - конечное содержание FeO в шлаке, %;

mFe0 - количество, образующейся окалины, г.

г

Совместно с Fe перейдёт кислорода:

; (57)

г.

В шлак перейдёт железа:

; (58)

г.

Элементы окисляются по следующим реакциям:

2(FeO) + [Si] = (SiO2) + 2Fe;

CaO + [FeS] = CaS + [FeO];

(FeO) + [Mn] = (MnO) + [Fe];

3(FeO)+2[Cr]=(Cr2O3)+3[Fe].

Угар легирующих элементов в процессе плавки представлен в таблице 7.

Таблица 7 - Угары элементов

В процентах

Количество окислившегося элемента равно:

; (59)

г;

г;

г;

г.

Необходимое количество кислорода:

Для окисления Si:

г,

Для окисления Mn

г,

Для окисления Cr

г.

Тогда фактическая масса слитка:

 (60)

mс= 3005 -(0,75+0,21+0,088+0,015+0,267) = 3003,82 кг

Выход годного тогда составит:

; (61)

%.

Таблица 8 - Баланс металла

Изменение химического состава флюса в процессе ЭШП.

Химический состав исходного флюса представлен в таблице 9 [4].

Таблица 9 - Химический состав флюса АНФ-1П

Считаем, что содержание С и Р не изменяется в течении переплава. Конечное содержание FeO в шлаке составляет 150 г. На границе раздела протекает реакция:

,

Согласно этой реакции окисляется около 70 % серы.

, (62)

где - количество серы в исходном флюсе, г

Количество кислорода необходимое для окисления серы:

; (63)

г.

Останется серы во флюсе: 15 г;

В атмосферу улетучится SO2:

; (64)

г.

По этой реакции образуется:

 ; (65)

г.

; (66)

г.

Содержание кремнезема во флюсе увеличивается в результате окисления кремния. В системе CaF2 - SiO2 протекает реакция:

CaF2 + SiO2 = 2CaO + SiF4^

Определим потери Si в результате образования SiO2. Принимаем, что по реакции образования SiF4 окисляется 20 % SiO2 находящегося во флюсе.

; (67)

г.

Тогда во флюсе останется:

По этой реакции определим расход CaF2:

г;

г.

Образуется SiF4:

г

Количество TiO2, Сr2О3 и МnО определяется:

г;

г.

В процессе ЭШП испаряется 13 % CaF2 от исходного содержания (11,96 кг) Состав флюса после ЭШП приведен в таблице 10. Состав металла после ЭШП приведен в таблице 11.

Таблица 10 - Состав флюса после ЭШП

Начало таблицы 11 - Состав металла после ЭШП

На гарнисаж расходуется до 20 % получаемого флюса или 24,46 кг. В таблице 12 приведен материальный баланс всей плавки.

Таблица 12 - Материальный баланс всей плавки

6 Требования к дальнейшему переделу

В дальнейшем слиток направляется на прокат для изготовления электрода, предназначенного для вакуумно-дугового переплава.

Заключение

Подшипники являются распространенным и важным элементом машин и механизмов. Улучшение качества стали, используемой для изготовления подшипников, является важной составляющей обеспечения надежности функционирования машин и механизмов.

1) Спектор А.Г., Зельбет Б.П., Киселёва С.А. Структура и свойства подшипниковых сталей - М.: «Металлургия», 2007г. - 264с.

2) Поволоцкий Д.Я. Рощин В.Е., Мальков Н.В. Электрометаллургия стали и ферросплавов: Учебник для вузов. 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Металлургия, 1995. - 592 с.

3) Егоров А.В. Расчет мощности и параметров электропечей черной металлургии: Учеб. пособие для вузов - М.: Металлургия, 2009. - 280 с.

4) Латаш Ю.В., Медовар Б.И. Электрошлаковый переплав. - М.:Металлургия, 1970. - 240 с.

5) Глебов А.Г., Мошкевич Е.И. Электрошлаковый переплав. - М.:Металлургия, 1985. - 343 с.6) Чуманов В.И. Технология электрошлакового переплава: Учебное пособие. - Челябинск.- изд. ЮУрГУ, 2009. - 143 с.

7) Технологические инструкции на ЭШП сталей и сплавов.

8) Электрошлаковые печи /Под ред. Б.Е.Патона. - Киев.: Наук.думка, 1976. - 414 с.

9) Вачугов Г.А. Расчет электрошлаковых установок для производства сталей и сплавов. Учебное пособие - Челябинск, 2011. - 32 с.

Размещено на Allbest.ru