Перед началом расчета необходимо четко понимать, что добавка извести (CaO) служит для связывания кремнезема (SiO₂) из металла и футеровки в легкоплавкий шлак. Плавиковый шпат (CaF₂) используется как плавень (разжижитель), понижающий вязкость и температуру плавления шлака. Ошибка в пропорциях ведет к недопустимому перерасходу ферросплавов или браку по сере.
Калькуляция флюсов для конвертерной плавки с учетом содержания кремния и основности шлака
Для корректного расчета нужно собрать исходные данные: химический состав чугуна (Si, P, S), массу металлошихты, целевую основность (CaO/SiO₂) и качество извести (активность CaO).
- Калькулятор инженерный или Excel
- Таблица с анализом чугуна (Si, P, S, Mn)
- Паспорт качества извести (активное CaO, %)
- Паспорт плавикового шпата (CaF₂, %)
- ТЕхнологическая инструкция на марку стали (целевая основность)
- Весы для пробных навесок (опционально для мастеров)
-
Определите массу окисленного кремния (SiO₂).
Умножьте массу чугуна (Мч) на разницу содержания Si в чугуне и стали. Стандартно в стали остаётся ~0,01-0,02% Si. Массу SiO₂ получают умножением массы окисленного Si на коэффициент 2,14 (пересчет Si в SiO₂).
-
Рассчитайте необходимое количество извести для получения заданной основности.
Целевая основность (B) обычно составляет 2,5–3,5 для низкофосфористых плавок. Используйте формулу: нужное CaO = B × масса SiO₂. Затем разделите это значение на активность CaO в извести (в долях). Это даст сырой вес извести на плавку.
-
Скорректируйте известь на содержание фосфора (P) и серы (S).
Для высокосернистых чугунов основность повышают на 0,2-0,3 единицы. Если P более 0,1%, используйте коэффициент на удаление фосфора — обычно добавляют 5-10% извести к расчетному значению.
Расчет извести и плавикового шпата в конвертерной плавке — продолжение -
Рассчитайте количество плавикового шпата (CaF₂).
Типовой расход шпата — 0,5-1,5% от веса металлошихты. Для густых шлаков (высокая SiO₂, низкая температура) принимайте верхний предел. Если шлак жидкий или склонен к выбросам — нижний предел.
-
Проверьте общий вес флюсовой смеси на вместимость конвертера.
Убедитесь, что суммарный объем твердых материалов не превышает 15-20% от веса металла. Избыток шлака снижает производительность и ухудшает тепловой баланс.
-
Произведите пробную присадку и контроль вязкости.
На практике сначала вводят 70-80% расчетной извести. Через 3-5 минут продувки оценивают шлакообразование. Плавиковый шпат добавляют порциями весом 5-10 кг на тонну металла при первых признаках загустевания (“шумный” конвертер).
-
Откорректируйте дозировку по экспресс-анализу пробы шлака.
При достижении среднего содержания C в металле берут пробу шлака на рентгене. Если основность ниже целевой, добавляют известь. При высоком содержании MgO (разгар футеровки) шпат не используют, заменяя его нефелиновым концентратом.
Только при строгом соблюдении поэтапного расчета и постоянном визуальном контроле шлака (цвет, капельность, подвижность) достигается стабильное содержание серы и фосфора ниже 0,025%. Каждая лишняя тонна извести дороже плавикового шпата в 1,5-2 раза.
Помните: плавиковый шпат не связывает серу, он только регулирует текучесть. Поэтому сначала всегда добиваются основности, а потом исправляют вязкость. Иначе вы получите жидкий, но химически неактивный шлак, не способный очистить металл.
Как рассчитать необходимое количество извести для текущей плавки?
Расчет ведется на основе содержания кремния (Si) и фосфора (P) в чугуне, а также требуемой основности шлака (обычно CaO/SiO₂ = 2,8–3,5). Используется формула: Расход извести (кг/т стали) = (2,14 × [%Si] × B) / (%CaO в извести) × 1000, где 2,14 — коэффициент пересчета кремния в диоксид кремния (SiO₂), B — заданная основность, %CaO — содержание оксида кальция в извести. Поправку делают на содержание фосфора: 1 кг P₂O₅ требует примерно 1,78 кг CaO для связывания.
Как определить долю плавикового шпата (CaF₂) в шихте?
Плавиковый шпат добавляется для снижения вязкости шлака и температуры его плавления. Обычно его расход составляет 2–5% от массы извести. Конкретное количество зависит от целевой текучести шлака: для жидкоподвижного шлака берут 3–4 кг на тонну стали, для густого — 1–2 кг. Точный расчет: Масса CaF₂ = (масса извести × %CaF₂ от массы извести) / 100. Например, при расходе извести 50 кг/т и доле шпата 4%, потребуется 2 кг/т CaF₂.
Как учесть качество извести (активность) при расчете?
Активность извести определяется содержанием активного CaO (реагирующего с SiO₂). В стандартной извести активность 80–92%. Формула корректировки: Фактический расход = (Теоретический расход × 100) / % активного CaO. Например, при теоретическом расходе 45 кг/т и активности 85%, реальная потребность составит 45 × 100 / 85 = 52,9 кг/т. Использование низкоактивной извести требует увеличения дозировки на 10–20%.
Как влияет содержание марганца и фосфора в чугуне на расход флюсов?
Марганец (Mn) окисляется до MnO, который требует дополнительного CaO для связывания в шлак: на каждые 0,1% Mn в чугуне добавляют 0,3–0,5 кг/т извести. Фосфор (P) окисляется до P₂O₅, для нейтрализации которого на каждые 0,01% P требуется 0,6–0,8 кг/т извести. Плавиковый шпат при высоком P (более 0,03%) увеличивают на 1–2 кг/т для улучшения дефосфорации, так как CaF₂ повышает активность CaO в шлаке.
Как проверить правильность расчета количества шпата по составу шлака?
После заливки флюсов и продувки берут пробу шлака. Оптимальное содержание CaF₂ в конечном шлаке — 5–8%. Если содержание ниже 5%, шлак вязкий, что замедляет дефосфорацию; если выше 8% — агрессивный износ футеровки. Корректировка: при недостатке CaF₂ добавляют 0,5–1 кг/т шпата с повторной продувкой в течение 1–2 минут. Для экспресс-расчета используется соотношение: CaF₂ (в шлаке, %) = (Масса CaF₂ в шихте × 100) / (Масса шлака), где масса шлака обычно 10–15% от массы стали.