7/25/2019 03_Compunerea Si Calculul Incarcaturii

1/7

3. COMPUNEREA NCRCTURII LA ELABORAREAOELULUI

La pregtirea i alctuirea (compunerea) ncrcturii trebuie s se incont, n principal de: calitatea impus oelului prin norme sau de ctre beneficiar prin

caietul de sarcini: restricii (limitri severe) sau restrngereadomeniului de variaie pentru unele elemente din compoziiachimic, nivelul gradului de puritate n incluziuni nemetalice igaze, omogenitate chimic etc!

particularitile specifice fiecrui procedeu de elaborare a oeluluideterminate de limitele tehnice de e"ploatare a agregatului

(conducerea i controlul procesului) i de unele implicaii aletehnologiei de lucru (ca de e"emplu natura atmosferei de lucru i asurselor de cldur)!

caracteristicile necesare (dorite) i disponibilitile de momentpentru materii prime (aa # numita ncrctur metalic): deeulmetalic (grad de o"idare, de prelucrare i sigurana compoziieichimice a diverselor sortimente), fonta solid sau lichid (coninutde sulf)! pentru materialele de adaos: minereu (coninut de o"id defier, natura sterilului, granulaiei), calcar (coninutul componenilor

bazici liberi, omogenitate structural, granulaie), var (calitate datde procesul de calcnare! gradul i uniformitatea calcnrii,reactivitate, rezisten mecanic), fluidificatori (fluorur de calciu,

bau"it n limite de compoziie chimic controlate) i respectiv,pentru feroalia$e (coninutul n elemente de aliere, coninutul decarbon)

%rincipial, calculele de ncrctur se efectueaz pe baza: bilanurilor de elemente i a bilanurilor de materiale! nomogramelor de calcul, cu respectarea restriciilor tehnologice

impuse! compoziie chimic prescris pentru baia metalic i zgur la topire

(n cazul zgurii, i a cantitii) care condiioneaz implicit realizareaunor randamente metalurgice, ca de e"emplu pentru defosforare,desulfurare sau pentru recuperarea unor elemente de aliere n cazulutilizrii ncrcturilor metalice aliate, controlate n limite carecaracterizeaz performana i eficiena economic

&n conducerea topirii trebuie s se in seama de o multitudine defactori de proces care se afl ntr#o interdependen perpetu, dintre care unii

dintre acetia pot fi controlai mai puin riguros (de e"emplu, calitatea i

7/25/2019 03_Compunerea Si Calculul Incarcaturii

2/7

gradul de uzur a cptuelii refractare): caracteristicile ncrcturii metalice, amaterialelor de adaos i a feroalia$elor, 'schema de ncrcare' (sortimente,cantiti, succesiune) etc

ceast interdependen se e"prim n calculele specifice acesteiperioade a procesului tehnologic prin corelarea ecuaiilor bilanurilor deelemente i materiale cu cele ale bilanului energetic care, de fapt, seintercondiioneaz reciproc

alculul de ncrctur se bazeaz pe ecuaiile bilanului de elemente:carbon, o"igen, elemente *e care se pot constitui fie ca restricie decompoziie chimic (de e"emplu, *n la elaborarea oelurilor rapide de scule),fie ca element de aliere pentru care se urmrete recuperarea lui avansat (dee"emplu, r i *n la elaborarea oelurilor aliate i nalt aliate, folosindncrcturi metalice aliate cu acestea) i ecuaiile bilanului de materialecomponente ale ncrcturii

3.1. BILANUL CARBONULUI

%entru stabilirea ecuaiei de bilan al carbonului trebuiesc cunoscui istpnii principalii parametrii ai procesului de decarburare i anume, vitezade decarburare i durata decarburrii, care sunt direct implicai ndeterminarea coninutului de carbon n ncrctur

&n conformitate cu fig + coninutul de carbon din ncrctur poate fi

calculat cu a$utorul relaiilor urmtoare:- . / 0 1 tt a+ ()

onsidernd:

0 1 afcot 1010 += (2)

unde:

22ccaf dvdv10 += , (+)

rezult ecuaia global:

- . / afccto 10a10 ++ , (3)

utiliznd pentru calculul 0 o1 relaiaadaptat pentru condiiile cuptorului cu arc electric, n cazul bilor metalice

pluricomponente sub zgur reductoare:

Fig. 3.1 4iagrama o"idrii carbonului

7/25/2019 03_Compunerea Si Calculul Incarcaturii

3/7

)zg(trfafmo 10101010 = (5)

&n aceste relaii:

# - . reprezint coninutul de carbon al ncrcturii, 6!# 0 1 t # coninutul de carbon al bii metalice la topire, 6!# t)a # arderea de carbon la topire, 6 din - .!# o1)0 # coninutul de carbon la oprirea decarburrii, 6!# afc1)0 # cantitatea de carbon ndeprtat la afinare, 6!# c d,v # viteza de decarburare n perioada fierberii ntense, 6 7h i

respectiv, durata acestei perioade, h!# 22c d,v # viteza de decarburare n perioada fierberii lnitite, 6 7h,

respectiv, durata acestei perioade, h!

#fm1)0

# coninutul de carbon fnal mediu prescris, 6!# fa10 # carbonul adus de feroalia$e, 6!# )zg(tr10 # coninutul de carbon trecut prin transfer de la zgura

reductoare la baia metalic, 6

3.2. BILANUL OXIGENULUI

8elaia de baz a bilanului de o"igen este:

= tnecdt 99 , ()

avnd drept componente:

++= tadatmrgdt 9999 (;)i

+=t1bm0to"tnec

999 , (

7/25/2019 03_Compunerea Si Calculul Incarcaturii

4/7

atm9 / )>>(t2

t,? fofvtop

nc +

+ , (@)

n care

este cantitatea specific de o"igen primit de ncrctur de laatmosfera cuptorului (Ag7th) i variaz n funcie de modul cum este condustopirea!

# topnc t,t # timpii de ncrcare i de topire, h!# fofv >,> # proporiile de fier vechi i font solid (t) calculate din

ecuaiile de bilan pentru carbon!- to"9 # o"igenul necesar pentru reaciile de o"idare pn la sfritul

topirii- cesta se poate calcula cu relaii de tipul:

)1*e0*e(*

*)1r0r(3:,?=e)=< , ()

respectiv necesarul de o"igen provenit din =e9 n cazul reaciei de o"idarendirect n sistemul eterogen 0baia metalic n formare1 C (zgur) CDatmosferE:

m0*e1 F n0=e91 / n0=e1 F 0*e m 9 n 1 F G (2)

# 9 [ ] tbm # o"igenul rmas n soluie n baia metalic la terminarea topirii

care se poate calcula cu relaii de tipul:

9 [ ] tbm /t

t

10

10?5,??23,?

;2

: + , (+)

8elaia ++ poate fi aplicat n cazul bilor metalice nealiate, pentrucele aliate fiind necesare corecii datorate prezenei elementelor de aliere

# 9 tad # o"igenul care trebuie adugat pn la terminarea topirii i carerezult din diferena:

9 tad / )99()99( atmrg1bm0to" t ++ , (3)

7/25/2019 03_Compunerea Si Calculul Incarcaturii

5/7

i se asigur prin adugare de minereu i 7 sau insuflare de o"igen gazosLa calculul de detaliu al bilanului o"igenului trebuiesc considerate i

alte cantiti de o"igen, cu toate c acestea sunt mai puin semnificative sau secompenseaz reciproc:- o"igenul trecut n zgur prin zgurificarea unei mici cantiti de material

refractar din vatr i perei!- o"igenul reinut n zgur datorit unei pri din minereu (de densitate

mic) rmas n zgur!- o"igenul din minereu, pierdut prin disocierea parial a o"izilor superiori

de fier

3.3. BILANUL ELEMENTELOR Me

Hcuaiile bilanului elementelor *e de tipul:

t*eta1*e0*e +>=< (5)

au n vedere fi"area ca valoare de restricie n funcie de considerenteleamintite a coninutului t1*e0 i optimizarea parametrului (randamentuluimetalurgic) t*ea dat de relaia:

,??*e

1*e0*ea t*et

>JJ)6>J)6>)6>)6 cfofvnnfv,, (;)

>JJ*e6>J*e6>*e6>*e6 cfofvppfv,, (>>>> c?ffvnfv2fv =+++++ (@)

7/25/2019 03_Compunerea Si Calculul Incarcaturii

6/7

n care , , n sunt coninuturile de carbon din diversele sortimente de fiervechi fvnfv >,,> !

# J, JJ # coninuturile de carbon din cantitatea de font fo> (pot fi

mai multe caliti de font) i din alt carburant c>

folosit (de e"emplu, cocsde petrol)!# JJ*e,J*e,*e,,*e p # coninuturile de elemente ale diferitelor

componente ale ncrcturii (p n, n cazul n care unele elemente nu coninelementul *e i ca atare p n)

8estriciile legate de compoziia bii metalice la topire sunt de o marediversitate fiind legate de sortimentul de oel elaborat, de tehnologia de lucrui de caracteristicile procedeului i se pot referi, fie la coninutul de carbon latopire [ ] t) , fie la coninutul diverselor elemente *e la topire, [ ] t*e

4e asemenea, se pot considera o serie de restricii legate de parametriicare reprezint randamente metalurgice i respectiv, parametrii care reprezintregimul zgurii (compoziia chimic, bazicitatea, cantitatea de zgur rezultatla topire i cantitatea de zgur reinut n agregat naintea afnrii)

La efectuarea calculelor tehnologice privind ncrctura se pot utilizadiagrame de corelaie ntre diverse elemente ca cele din fig sau corelaiintre parametrii utilizai n ecuaiile de bilan i capacitatea agregatului fig 2

%entru calculul operaional care se refer la fi"area unor componeni aincrcturii fiecare productor de oeluri n funcie de tipul i caracteristicileagregatului i a tehnologiei poate s ntocmeasc monograme de tipul celor

prezentate n fig +(utilizabil n cazul cuptoarelor cu arc electric), respectivfig 3 (utilizabil n cazul convertizoarelor cu suflare de o"igen)

Fig. 2. 4omeniul de variaie a vitezei dedecarburare n funcie de capacitatea

cuptorului: # fierbere ntens, 2 # valorimedii, +#fierbere lnitit

Fig. 1. 4ependena dintre 01ti -Bi.(a) i dintre -., 01oi -*n. (b)

Fig. 3. 8elaia dintre proporia de fonti o"igenul disponibil din ncrctur

7/25/2019 03_Compunerea Si Calculul Incarcaturii

7/7

Fig. 4. 8elaia dintre coninutul de Bidin font i proporia de -fier vechi.