Расчёт шихты ферросплавов: выход добавок и дозирование в электродуговой печи
Каждая шихта ферросплава начинается с одной и той же арифметики, и она достаточно коротка, чтобы её можно было держать на плавильном участке: масса шихты в килограммах равна целевому увеличению содержания элемента в весовых процентах, умноженному на массу плавки в килограммах, делённому на произведение содержания элемента в сплаве и выхода добавки. В этой формуле нет ничего загадочного, и большинство реальных ошибок приходится на последний член. Выход — это не свойство сплава; это свойство момента — состояние печи, шлак, температура и то, на каком этапе последовательности металл вводится. Расчёт шихты, который рассматривает выход как константу из справочника, будет ошибочным ровно в ту сторону, которая стоит денег: немного недобор на первой плавке, затем скорректированный небольшой перебор на следующей.
Возьмём случай с марганцем, потому что именно здесь выход ведёт себя наиболее непредсказуемо. Плавка в 30-тонной EAF должна перейти с 0.25 процента на 0.70 процента марганца — увеличение на 0.45 пункта — с использованием ферромарганца с содержанием 65 процентов Mn. При плановом выходе 90 процентов расчёт даёт (0.45 × 30,000) ÷ (0.65 × 0.90), что составляет 13,500 килограммов необходимого марганца из 0.585 килограмма марганца на килограмм сплава, или около 23.1 тонны сплава. Причина, по которой плановое значение составляет 90 процентов, а не выше, заключается в том, что марганец окисляется: любой кислородный потенциал, оставшийся в ванне или шлаке, уносит часть его с собой. Добавляйте после того, как раскислители сделали свою работу, держите добавку сухой, и фактическое усвоение будет близко к плану; добавляйте в окислительную ванну, и та же формула молчаливо перерасходует сплав и недодаёт металл.
Кремний ведёт себя лучше, поэтому цифры более точные. Чтобы перевести 40-тонную плавку с 0.10 на 0.40 процента кремния с использованием ферросилиция с содержанием 75 процентов — увеличение на 0.30 пункта — при плановом выходе 95 процентов, шихта составляет (0.30 × 40,000) ÷ (0.75 × 0.95), то есть 12,000 ÷ 0.7125, примерно 16.8 тонны. Ванадий, используемый в гораздо меньших количествах, масштабируется по той же формуле: 25-тонная плавка с целевым содержанием 0.05 процента ванадия с использованием феррованадия с содержанием 60 процентов и плановым выходом 95 процентов даёт (0.05 × 25,000) ÷ (0.60 × 0.95), что составляет 1,250 ÷ 0.57, или около 2.2 тонны сплава. Урок по всем трём элементам заключается в том, что формула идентична, а дисциплина — во входных данных: масса плавки по выпуску, химический состав по фактическому анализу, а не по предполагаемой шихте, и марка сплава по сертификату, а не по этикетке на кипе.
Что снижает выход — это более короткий список, чем большинство расчётных листов шихты предполагают. Окислительные условия — самый важный фактор: горячий металл, высокий кислородный потенциал шлака и добавки, введённые до раскисления ванны — всё это сжигает часть дозы в шлак. Температура и перемешивание имеют значение: холодная, плохо перемешанная ванна усваивает сплав не так, как чистая. Точка введения является структурным рычагом — объёмные добавки в печь и ковш несут указанные выше потери выхода, в то время как введение в виде прутка или проволоки происходит после завершения раскисления, поэтому проволочная практика обеспечивает наибольшее усвоение того, за что платят. И сам материал имеет значение: влага в гигроскопичном сплаве, кусковой против дроблёного фракционирования, которое изменяет скорость растворения, и межпартийные колебания химического состава — всё это проявляется как вариация усвоения, которую ни одна формула не может увидеть, пока плавка не будет проанализирована.
Таким образом, рабочий подход — это цикл, а не одно число. Начните с указанных выше плановых выходов, проведите плавки и записывайте фактическое усвоение — цель против фактического результата, плавка за плавкой — так же, как приёмная лаборатория записывает расхождения между сертификатом анализа и собственным анализом. В течение сезона собственные записи завода заменяют справочные цифры, и расчётный лист шихты корректируется в соответствии с тем, что печь делает на самом деле, а не с тем, что, по литературе, должно быть. Заводы, которые стабильно дозировали, по нашему опыту, редко являются теми, у кого лучшие сплавы; это те, у кого лучшие записи — и расчёт шихты настолько хорош, насколько хороши данные о выходе, которые его питают.
