Hoeveel ferrosilicium 75 moet u toevoegen? Een uitgewerkt voorbeeld voor de staalproductie

Snel antwoord:Om te berekenen hoeveelFerrosilicium 75 (FeSi75)om toe te voegen tijdens de staalproductie heb je vijf waarden nodig: het gewicht van het gesmolten staal, het aanvankelijke siliciumgehalte, het beoogde siliciumgehalte, het werkelijke siliciumgehalte in de legering en het geschatte siliciumherstel.

De basisBerekening van ferrosiliciumtoevoegingdeelt de vereiste toename van de siliciummassa door de effectieve siliciumbijdrage van de legering. Voor het verhogen van silicium van 0,10% naar 0,30% in 100 ton gesmolten staal zijn bijvoorbeeld ongeveer296,3 kg FeSi75wanneer de legering 75% silicium bevat en het veronderstelde herstel 90% is. Dit komt overeen met ongeveer2,96 kg FeSi75 per ton staal.

Dit is een vereenvoudigde versiesiliciumaanpassing bij de staalproductievoorbeeld. Het resultaat moet worden gecorrigeerd als extra silicium-dragende materialen, veranderingen in de smeltmassa of andere proceseffecten relevant zijn. Het veronderstelde herstel moet worden ondersteund door vergelijkbare productiegegevens voordat de schatting wordt gebruikt voor daadwerkelijke warmte.

Welke informatie heeft u nodig voordat u de FeSi75-toevoeging berekent?

Voordat u de vereiste FeSi75-toevoeging berekent, moet u bevestigen dat de invoerwaarden betrekking hebben op dezelfde staalproductiefase en materiaalconditie.

Een siliciumanalyse die is uitgevoerd vóór de toevoeging van silicomangaan mag bijvoorbeeld niet worden behandeld als het huidige siliciumniveau na de toevoeging van silicomangaan.

De volgende gegevens vormen de basis voor de berekening.

Bij het controleren van deferrosilicium 75 chemische samenstellingHoud er rekening mee dat FeSi75 eerder een kwaliteitsaanduiding is dan een bewijs dat elke geleverde batch precies 75,00% Si bevat.

OnsFeSi75 chemische samenstelling en specificatiesomvatten verschillende chemische opties. Voor een daadwerkelijke berekening van de legeringstoevoeging gebruikt u de relevante batchanalyse of een goedgekeurde specificatiewaarde volgens de berekeningsprocedure van uw fabriek.

Wat is de berekeningsformule voor ferrosiliciumtoevoeging?

De eenvoudigste methode voor het schatten van de toevoeging van ferrosilicium is gebaseerd op een siliciummassabalans.

Bepaal eerst de vereiste toename van het siliciumgehalte in het gesmolten staal. Deel die hoeveelheid vervolgens door de verwachte effectieve siliciumbijdrage per kilogram ferrosilicium.

In deze formule:

• Staal massa:Gesmolten staalgewicht in kilogram.
• Vereiste Si-verhoging:Doelsilicium minus initieel silicium, uitgedrukt als massafractie.
• Si-fractie in FeSi:De geselecteerde siliciummassafractie van ferrosilicium.
• Siliciumterugwinningsfractie:Het geschatte aandeel toegevoegd silicium dat in het staal wordt vastgehouden.

Houd de invoer van eenheden en percentages consistent

Voor deze versie van de formule moeten alle percentage-invoer worden omgezet in decimale massafracties.

Een verandering van 0,10% Si naar 0,30% Si is bijvoorbeeld een toename van0,20 procentpunt, of0,002 als massafractie.

Als het staalgewicht in metrische tonnen wordt gegeven, converteer dit dan naar kilogrammen voordat u de formule toepast, wanneer u de resulterende legeringshoeveelheid in kilogrammen wilt.

Begrijp de grenzen van de schatting

Deze berekening is een vereenvoudigde schatting voor het trimmen van silicium. Het behandelt de gesmolten staalmassa als ongeveer constant tijdens de relatief kleine toevoeging van de legering.

Bij werkelijke hitte kunnen verdere materiaaltoevoegingen, veranderingen in de smeltmassa, slakreacties, oxidatie- en raffinagebewerkingen de siliciumbalans veranderen.

Voor complexere omstandigheden gebruikt u een volledige massabalans-berekening die consistent is met de operationele en analytische procedures van uw fabriek.

Bevestig ook wat uw aanname voor siliciumherstel al vertegenwoordigt. Als de terugwinningswaarde zou zijn afgeleid van vergelijkbare warmtebronnen en al rekening zou houden met normale procesverliezen, zou het opnieuw toevoegen van dezelfde verliescompensatie de vereiste FeSi-massa overschatten.

Berekening van de FeSi75-optelling: een uitgewerkt voorbeeld

Beschouw een hypothetische hitte bij de staalproductie die een toename van het siliciumgehalte van gesmolten staal vereist.

Wij berekenen de benodigde hoeveelheid FeSi75 en zetten het resultaat vervolgens om naar kilogrammen per ton staal.

Voorbeeld invoergegevens

Stap 1: Bereken de vereiste siliciumtoename

Begin door het aanvankelijke siliciumgehalte af te trekken van het beoogde siliciumgehalte.

Vereiste Si-verhoging=0.30% − 0,10%=0.20 procentpunten

Converteer dit procentuele -puntverschil naar een decimale massafractie:

0.20 ÷ 100 = 0.002

Vermenigvuldig vervolgens met de gesmolten staalmassa:

Vereist netto silicium=100.000 × 0.002=200 kg Si

Het staal vereist daarom een ​​netto toename van ongeveer200 kg siliciumonder de aanname van een vaste-massa.

Stap 2: Schat de vereiste FeSi75-massa

Eén kilogram FeSi75 met 75% silicium heeft een nominale siliciuminvoer van 0,75 kg.

Als we uitgaan van een siliciumterugwinning van 90%, is het verwachte silicium dat in de smelt achterblijft per kilogram legering:

0,75 × 0.90=0.675 kg Si per kg FeSi75

Deel de benodigde 200 kg netto silicium door die verwachte bijdrage:

De geschatteBerekening van de FeSi75-toevoeginggeeft ongeveer296,3 kg ferrosilicium.

Dit is een planningsinschatting. De werkelijke toevoeging moet worden bepaald via de goedgekeurde procesberekening van de staalfabriek, waarbij rekening wordt gehouden met de toepasselijke batchsamenstelling en terugwinningsaannames.

Stap 3: Converteer het resultaat naar kilogram per ton

De gesmolten staalmassa bedraagt ​​100.000 kg, wat overeenkomt met 100 ton.

Om uitdrukking te geven aan deferrosilicium toevoegingssnelheidin kg/t, deel de totale FeSi-massa door het staalgewicht in ton:

296,3 kg ÷ 100 t=2.963 kg/t

Afgerond op twee decimalen:

Dit resultaat is alleen van toepassing op de aangegeven invoer. Het is geen universeel FeSi75-verbruik voor alle staalproductieactiviteiten.

Welke invloed heeft siliciumherstel op de vereiste toevoeging?

Siliciumterugwinning bij de staalproductiebeschrijft het deel van het silicium dat via een legering wordt toegevoegd en dat onder de gedefinieerde bedrijfsomstandigheden effectief in het gesmolten staal wordt vastgehouden.

Een deel van het silicium kan verloren gaan door oxidatie of andere reacties in plaats van bij te dragen aan de vereiste gemeten toename van staalsilicium.

Het daadwerkelijke herstel hangt af van de raffinagefase, de zuurstofomstandigheden, de toevoegingsmethode van de legering, het mengen, de slakchemie en andere procesfactoren.

Om te laten zien waarom de aanname van herstel van belang is, beschouwen we dezelfde 100 ton warmte met een vereiste netto siliciumtoename van 200 kg.

FeSi75-toevoeging bij verschillende veronderstelde herstelpercentages

Belangrijk:De herstelpercentages in deze tabel zijn hypothetische gevoeligheidsinputs. Ze vertegenwoordigen geen gegarandeerde FeSi75-prestaties of aanbevolen bedrijfsdoelen.

Uit de vergelijking blijkt dat een lager verondersteld herstel een grotere geschatte legeringstoevoeging vereist om dezelfde netto toename van silicium te bereiken.

Wanneer u een herstelaanname selecteert, gebruik dan feitelijke registraties van heats met vergelijkbare staalsoorten, raffinageomstandigheden en praktijken voor het toevoegen van legeringen.

Als uw installatie al een gevalideerd herstelmodel gebruikt, moet de berekening dat model volgen in plaats van een generieke waarde uit een voorbeeld over te nemen.

Ferrosiliciumverbruik per ton staalhangt af van de hoeveelheid silicium die moet worden toegevoegd en de efficiëntie waarmee het toegevoegde silicium bijdraagt ​​aan de benodigde staalsamenstelling.

Het staaltonnage alleen kan de juiste hoeveelheid FeSi75 niet bepalen.

Bij twee verhittingen van 100 ton kunnen verschillende ferrosiliciumtoevoegingen nodig zijn omdat hun initiële siliciumanalyses, doelsamenstellingen of verwerkingsomstandigheden verschillend zijn.

Voor inkoop- en verbruiksanalyse registreert u het daadwerkelijke FeSi-verbruik samen met de benodigde siliciumtoename. Alleen kg/t vergelijken zonder rekening te houden met de staalchemie kan misleidende conclusies opleveren.

Hoe moeten andere silicium-lagermaterialen worden toegevoegd?

Ferrosilicium is niet altijd de enige bron van silicium die wordt toegevoegd tijdens de staalproductie.

Andere legeringstoevoegingen, waarondersilicomangaan (SiMn), kan silicium in het gesmolten staal introduceren. Hun verwachte bijdrage moet indien relevant worden opgenomen in dezelfde siliciummassabalans.

De belangrijkste regel is om onderscheid te maken tussen silicium dat al in de aanvankelijk gemeten samenstelling is opgenomen en silicium dat wordt verwacht van latere toevoegingen.

Silicium is al opgenomen in de warmteanalyse

Als SiMn werd toegevoegd voordat het initiële siliciummonster werd genomen, kan het silicium dat bij die toevoeging achterblijft al worden weerspiegeld in het gemeten initiële Si-gehalte.

Trek dezelfde siliciumbijdrage niet opnieuw af zonder de berekeningsfase en de materiaalbalans te bevestigen.

Silicium uit een geplande latere toevoeging

Als SiMn of een andere silicium--houdende legering wordt toegevoegd na de initiële siliciumanalyse, moet rekening worden gehouden met de verwachte netto siliciumbijdrage voordat de resterende FeSi-vereiste wordt bepaald.

Een vereenvoudigde aangepaste berekening kan worden geschreven als:

Stel bijvoorbeeld dat een hypothetische latere SiMn-toevoeging ertoe bijdraagt ​​dat 16 kg silicium effectief in het staal wordt vastgehouden.

Gebruikmakend van de eerdere netto siliciumvereiste van 200 kg:

Resterende Si-behoefte=200 − 16=184 kg

Bij een FeSi-siliciumgehalte van 75% en een verondersteld herstel van 90%:

Vereist FeSi75=184 ÷ (0,75 × 0,90)=ongeveer 272,6 kg

De Si-bijdrage van 16 kg is een illustratieve aanname. De werkelijke bijdragen van SiMn en andere legeringen moeten worden berekend op basis van hun samenstellingen, geplande hoeveelheden en relevante aannames over de terugwinning.

Bedenk ook dat SiMn zowel mangaan als silicium introduceert, dus de toevoeging ervan moet aan de volledige eisen van de staalchemie voldoen.

In complexere gevallen moet bij de berekening rekening worden gehouden met de bijdragen en interacties van alle relevante legeringstoevoegingen met behulp van een consistent massabalansmodel.

Waarom is siliciumaanpassing anders dan deoxidatieplanning?

Ferrosilicium vervult twee verwante functies bij de staalproductie: het levert silicium voor de uiteindelijke legeringssamenstelling en kan deelnemen aan deoxidatiereacties met opgeloste zuurstof.

De berekening in dit artikel schat de FeSi-massa die nodig is om een ​​gespecificeerde netto toename van het gemeten siliciumgehalte te bereiken, afhankelijk van het veronderstelde herstel.

Bij het plannen van deoxidatie kan echter ook rekening worden gehouden met opgeloste zuurstof, staal{0}}slakreacties, oxidevorming, timing van de toevoeging van legeringen en controle op de insluiting.

Als uw herstelaanname is gebaseerd op vergelijkbare hitte en al siliciumverliezen weerspiegelt als gevolg van normale deoxidatie- en oxidatiereacties, kan het toepassen van een extra willekeurige oxidatietoeslag hetzelfde verlies tweemaal tellen.

Wanneer de zuurstofomstandigheden of de raffinagepraktijk substantieel verschillen van de referentiewarmtes, moet de geschatte siliciumwinning mogelijk ook opnieuw worden bekeken.

Voor een uitgebreide uitleg van deze reacties kunt u onze handleiding lezenhoe ferrosilicium werkt als deoxidatiemiddel.

Dit artikel richt zich eerder op de siliciummassabalans dan op het bieden van een compleet deoxidatieprocesmodel.

Veelvoorkomende fouten bij berekeningen van ferrosiliciumtoevoegingen

Zelfs als de formule correct is, kunnen onnauwkeurige invoer aanzienlijke verschillen veroorzaken tussen de geschatte en werkelijke legeringshoeveelheden.

Voordat u eenBerekening van ferrosiliciumtoevoegingBekijk de volgende veelgemaakte fouten.

• Tonen en kilogrammen mengen:Als de formule het staalgewicht in kilogram gebruikt, converteer dan een warmte van 100 ton naar 100.000 kg voordat u gaat berekenen.
• Verwarrende percentages met decimale breuken:Een siliciumgehalte van 0,30% moet in een massafractieformule worden ingevoerd als 0,003, en niet als 0,30.
• Gebruik van de nominale kwaliteit in plaats van de werkelijke legeringssamenstelling:FeSi75 garandeert niet een exact Si-gehalte van 75,00% in elke batch. Controleer het toepasselijke COA of de goedgekeurde specificatie.
• Andere siliciumbronnen negeren:Silicium geïntroduceerd door SiMn of een andere geplande legering kan de resterende FeSi-vereiste veranderen.
• Hetzelfde verlies tweemaal tellen:Als in de herstelschatting al rekening wordt gehouden met normale siliciumverliezen, voeg dan niet automatisch nog een voorziening toe voor diezelfde verliezen.
• Met behulp van een verouderde initiële analyse:Zorg ervoor dat de huidige siliciummeting de berekeningsfase vertegenwoordigt.
• Toepassing van de formule wanneer geen positieve Si-toename vereist is:Als het initiële siliciumgehalte al aan de doelstelling voldoet of deze overschrijdt, betekent een negatief rekenresultaat niet dat er negatief ferrosilicium moet worden toegevoegd.
• Apparatuurbeperkingen negeren:Het kan nodig zijn dat de berekende massa in overeenstemming wordt gebracht met de goedgekeurde weeg-, doseer- en werkwijze van de fabriek.

Als de vereiste siliciumtoename nul of negatief is, controleer dan de warmteomstandigheden en het productiedoel in plaats van mechanisch de toevoegingsformule te gebruiken.

De fysieke vorm van FeSi kan ook de materiaallading en opname in de smelt beïnvloeden. Voor gerelateerde overwegingen, zie onzevereisten voor de grootte van ferrosiliciumdeeltjes-gids.

Hoe kunnen warmteregistraties uw volgende schatting verbeteren?

Historische productiegegevens kunnen u helpen bij het selecteren van een meer realistische aanname van siliciumherstel voor toekomstige berekeningen.

In plaats van één terugwinningspercentage te gebruiken voor elke staalsoort en bedrijfsomstandigheden, kunt u de verhittingen vergelijken met soortgelijke oven- of gietlepelpraktijken, stadia van toevoeging van legeringen en beoogde samenstellingen.

Een nuttig warmterecord zou de geplande toevoeging van legering moeten verbinden met de waargenomen verandering in de chemie van gesmolten staal.

FeSi75-toevoegingsrecordsjabloon

De volgende lege tabel kan worden gebruikt om de werkelijke warmtegegevens te ordenen. Het bevat geen verzonnen productieresultaten.

Noteer voor elke hitte het relevante stadium van de chemische analyse, de kwaliteit van de legering, de feitelijke batchsamenstelling, het tijdstip van toevoegen en eventuele andere toevoegingen van silicium-.

Bereken, indien de bedrijfsgegevens dit toelaten, de effectieve siliciumbijdrage van de FeSi-toevoeging met behulp van een consistente massabalans. Bekijk de resultaten van meerdere vergelijkbare heats in plaats van één ongewoon hoge of lage herstelwaarde te selecteren.

Als de productieomstandigheden veranderen, moet de herstelaanname worden herzien voordat deze wordt toegepast op de volgende berekening.

Deze gegevens kunnen betere schattingen van het legerings-verbruik en duidelijkere aankoopspecificaties ondersteunen, vooral bij het vergelijken van FeSi75, FeSi72 of verschillende batchsamenstellingen.

Veelgestelde vragen

Kan dezelfde berekening worden gebruikt voor FeSi72?

Ja. Dezelfde massabalans-benadering kan worden gebruikt voor FeSi72 of een andere ferrosiliciumkwaliteit. Vervang de FeSi75-siliciumfractie door het werkelijke siliciumgehalte van de geselecteerde legering en gebruik een geschikte herstelaanname. FeSi72 heeft mogelijk een andere legeringsmassa nodig om dezelfde netto siliciumtoename te leveren.

Kan het FeSi75-verbruik worden geschat op basis van alleen het staaltonnage?

Nee. Het staalgewicht is slechts één berekeningsinvoer. U hebt ook het initiële en beoogde siliciumgehalte nodig, de werkelijke FeSi-siliciumconcentratie, het geschatte herstel en eventuele relevante siliciumbijdragen van andere geplande toevoegingen. Een vaste kg/t-waarde kan niet elke staalsoort of hittetoestand vertegenwoordigen.

Wat als de berekende toevoeging kleiner is dan de doseerstap van de plant?

De berekende hoeveelheid moet worden beoordeeld aan de hand van de goedgekeurde weeg- en doseermogelijkheden van de fabriek. Als de vereiste hoeveelheid lager is dan de praktische verhoging van de apparatuur, moet de aanpassingsmethode de vastgestelde controleprocedure van de staalproductie volgen. Rond de optelling niet automatisch naar boven af ​​zonder het effect op de beoogde staalchemie te controleren.

Technische referenties

De volgende onafhankelijke educatieve referentie ondersteunt het gebruik van elementaire massabalansen, legeringssamenstelling en herstelaannames bij het schatten van legeringstoevoegingen bij de secundaire staalproductie. Het uitgewerkte voorbeeld in dit artikel is berekend op basis van hypothetische inputs en vertegenwoordigt geen productieaanbeveling voor een bepaalde staalfabriek.

1. staaluniversiteit - World Steel Association. Secundaire gebruikershandleiding voor simulatie van staalproductie, sectie 9.1: Toevoegingen van legeringen berekenen. Legt uit hoe legeringsmassa, veranderingen in de doelsamenstelling en elementair herstel worden gebruikt om de toevoegingen tijdens de secundaire staalproductie te schatten.