Все о металле, его обработке и переработке
Партнеры
  • .

Корректировка теплового режима плавки

В отличие от бессемеровского процесса в томасовском главным источником химического тепла является окисление фосфора. Ме­тодики расчетов количества тепла реакций, используемого на на­грев томасовской и бессемеровской ванн, одинаковы, но в первом случае в приходной части теплового баланса дополнительно учи­тываются теплоты реакций окисления фосфора, образования си­ликатов и фосфатов кальция.

Суммарные реакции окисления элементов в томасовской ванне кислородом воздуха представлены ниже (справа указаны тепло­вые эффекты, МДж/кмоль O2, при T = 298 К):

Si + O2 + 3,76Ш2 + 2СаО = (CaO)2SiO2 3,762N2 + 1001,9;

0,8Р + O2 + 3,762N2 + 1,6СаО = (M(CaO)4P2O3 + 3,762N2 + 878,9;

2Мп + O2 + 3,762N2 = 2МпО + 3,762N2 + 774,2;

2Fe + O2 + 3,762N2 = 2FeO + 3,762N2 + 539,9;

2C + O2 + 3,762N2 = 2C0 + 3,762N2 + 221;

C + O2 + 3,762N2 = CO2 + 3,762N2 + 393,6.

Результаты расчетов удельного количества используемого на нагрев ванны тепла дуд и повышения температуры томасовской ванны AT приведены в табл. 4.3. Определяя qyд, учитывали, что при растворении кремния в железе выделяется тепло АН = = —4350 кДж/кг кремния (на эту величину qyд уменьшается), а при растворении углерода поглощается тепло АН = = -}-1260 кДж/кг С (<7УД соответственно увеличивается). При рас­чете AT принимали, что в томасовском процессе Mm = 25 % от массы металла.

Согласно данным табл. 4.3, главным источником тепла явля­ется фосфор. Роль кремния в тепловом балансе меньше, так как его содержание в чугуне не превышает 0,6 %.

По данным табл. 4.1 и 4.3, AT в томасовском процессе значи­тельно ниже, чем в бессемеровском. Это объясняется тем, что в пер­вом случае количество шлака в четыре раза больше, чем во втором.

На основе данных табл. 4.3 находили реальные значения сум­марного AT. Так, при окислении 1,6 % P1 0,4 % Si, 1 % Mn, 4 % Fe

Таблица 4.3. Удельное количество тепла, кДж/кг, и подъем температуры металла при окислении 1 % элемента

Реакция окисления элемента

Температура ванны, К

1473

1673

1873

Д7-

?уд

Д T

Чул

Д T

Р]-Ч4СаО — P2O5)

18100

127

15700

107

12700

85

Si]"—(2СаО-SiO2)

21600

150

19600

132

17300

115

Mn]-*-(MnO)

5350

38

5300

36

5150

34

Fe] (FeO)

3500

25

2900

20

2400

16

С1-ЧС0)

3400

24

2200

15

1050

7

[С] — чсо2)

19200

135

16200

109

13200

88

И 3,5 % С суммарное AT да 350 К. Следовательно, даже при ми­нимальном [PJ4yr ~ 1,6 % обеспечивается необходимый подъем температуры ванны и получается кондиционный фосфат шлака [(% P2O5) = (1,6-142) : (62-0,25) = 14,7%]-

В практике томасирования чаще встречаются плавки с избыт­ком химического тепла, так как в ряде случаев кроме фосфора, достаточного для нормального нагрева ванны, чугун содержит кремний в количестве, превышающем необходимое для обеспече­ния оптимального перегрева металла в конце плавки. Охлаждают томасовскую плавку, вводя в конвертер стальной лом, руду или окалину, известь, рудоизвестковые брикеты, пар, углекислый газ.

Для разогрева холодных плавок добавляют ферромарганец или феррофосфор (при химически холодном чугуне) или проводят на­клонную продувку металла в первом периоде плавки (при физиче­ски холодном чугуне).