Внепечная обработка стали (стр. 1 из 6)

Задание

Ёмкость конвертера 125 т.

Готовая сталь 12ГСГОСТ 19282-73	С	Mn	Si	P	S	Cu	Ni	Сr
	0,12-0,18	0,4-0,7	0,17-0,37	Не более 0,035	Не более 0,035	Не более 0,3	Не более 0,3	Не более 0,7-1

В графической части представлен порционный вакууматор.

Введение

Качество стали – это постоянно действующий фактор, который на всех исторических этапах побуждал металлургов искать новые технологии и новые инженерные решения. Ограниченные возможности регулирования физических и физико-химических условий протекания процессов плавки в традиционных сталеплавильных агрегатах (конвертерах, дуговых, мартеновских и двухванных печах) привели к созданию новых сталеплавильных процессов, комплексных технологий, обеспечивающих получение особо чистых по содержанию нежелательных примесей марок стали.

В тех случаях, когда технологические операции, обеспечивающие получение металла требуемого качества, непосредственно в самом агрегате приводят к потере его производительности, их выполняют во вспомогательной емкости (ковше или др.), то есть переводят в разряд внепечной, или вторичной, металлургии. Основную цель вторичной металлургии можно сформулировать как осуществление ряда технологических операций в специальных агрегатах быстрее и эффективнее по сравнению с решением аналогичных задач в обычных сталеплавильных агрегатах быстрее и эффективнее по сравнению с решением аналогичных задач в обычных сталеплавильных печах. В настоящее время методами внепечной металлургии обрабатывают сотни миллионов тонн стали массового назначения. Установки для внепечной обработки имеются практически на всех заводах качественной металлургии. Обработке подвергают металл, выплавленный в мартеновских печах, дуговых печах и конвертерах.

1. Обоснование параметров сталеразливочного ковша

Выход годной стали до раскисления – M_Ме^{п/д раск} = 91,55 т.

т, следовательно, выбираем ковш ёмкостью 130т.

Рис. 1 - Основные размеры кожуха 130-т сталеразливочного ковша

1.1 Выбор и обоснование футеровки сталеразливочного ковша

С пуском агрегата ковш-печь ужесточились требования к футеровке ковшей по металло- и шлакоустойчивости, теплопотерям, температуре футеровки перед приёмом плавки.

В данном курсовом проекте предлагаю использовать конструкцию футеровки 130 – т ковша разработанную и усовершенствованную на Магнитогорском металлургическом комбинате.[8]

Рис. 2

Периклазофорстеритоуглеродистый огнеупор MgO=65-80%, SiO2 20% и С незначительно
Плотность ,кг/м3	Температура 0С			Теплопроводность ,Вт/(м К)	Теплоёмкость с ,кДж/(кг К)	Температуропроводность а ,м2/ч
	огнеупорность	начала деформации	рабочая
2600-2800	2200-2400	1500-1700	1650-1700	4,7-170 =2,37	1,05+29	3

1.2 Выбор дутьевых продувочных устройств

Наиболее преимущественным (простота устройства, отсутствие дополнительных огнеупорных материалов) способом продувки является продувка металла через шиберный затвор.

Газ вводят через металлическую трубку-фурму диаметром 8-16 мм, вставленную в выпускные отверстия деталей шиберного затвора. По окончанию продувки подвижная плита устанавливается в положение «закрыто» и при этом она перерезает трубку фурму.

2. Расчет основных параметров обработки стали

2.1 Расчёт раскисления и легирования

Для данного расчета при выплавке стали марки 12ГС принят следующий угар элементов раскислителей: углерода – 15%; марганца – 15%; кремния – 20%; хрома - 10. Угар алюминия условно принимаем равным 100%, а расход его зависит от марки выплавляемой стали. В данном расчете расход алюминия принят равным 0,030%.

В таблице 2 приведен принятый состав ферросплавов.

Таблица 2 – Состав примененных ферросплавов

Ферросплав	Марка	Содержание элементов %
		C	Mn	Si	P	S	Cr	Al
Феррмарганец	Мп4	6,5	76	2	0,38	сл	-	-
Ферросилиций	СИ45	0,3	0,8	45,0	0,05	сл	-	-
Феррохром	Фх010	0,1	-	1,5	0,03	0,03	65-73	-

Среднезаданное содержание элементов в рассчитываемой стали 30Х принято равным: [Mn]=0,55% , [Si]=0,27%, [Cr]=0,9

Необходимое количество каждого ферросплава определяется по формуле:

М_раск =

кг,

где М_ст – выход жидкой стали в конце продувки, кг;

[%Э]_гот.ст. – содержание соответствующего элемента в готовой стали, %;

[%Э]_{пер.раск} – содержание соответствующего элемента перед раскислением, %;

[%Э]_{ферроспл.} – содержание соответствующего элемента в ферросплаве, %.

М_FeSi =

= 0,687 кг.

М_FeМп =

= 0,523 кг

2.2 Расчёт процесса десульфурации стали в ковше

Расчет процесса десульфурации cтaлu в ковше ТШС

Химический состав ТШС:

СаО = 50%

А1₂О₃ = 36%

SiO₂ = 10%

MgO = 3%

MnO = 0%

Расход ТШС 10 кг/т стали. Необходимое количество ТШС:

т.

Mп_гот.ст. =0,542% , угар 20%

Si_гот.ст. =0,289% , угар 20%

А1_гот.ст. =0,03% , угар 100%

Таблица 3 – Состав печного шлака

СаО	MnO	MgO	SiO2	А12О3
51,293%	4,834%	2,076%	14,656%	1,816%

Принимаем, что в ковш попадает 5 % печного шлака

Таблица 4 – Количество оксидов образующихся при раскислении стали

Элемент	Концентрация в стали %	Угар элементов	Введено в сталь с учётом угара, %	Образуется оксидов, кг
Mn	0,542	0,065
Si	0,289	0,072	0,361
А1	0,03	0,03	0,03
Cr	0,878	0,098	0,976
ИТОГО				6,86

Таблица 5 - Изменение состава рафинировочного шлака

Материал	Кол-во	Состав, кг
		СаО	А12О3	SiO2	MgO	MnO	Сr2O3
ТШС	10	5	3,6	1	0,3	-	-
Оксиды	6,86	-	1,28	1,64	-	0,89	3,05
Печной шлак	5	2,565	0,091	0,739	0,104	0,242	-
Футеровка ковша (MgO =92%, CaO=20%)	1,5	0,015	-	-	1,38	-	-
Итого	23,36	7,58	4,971	3,379	1,784	1,132	3,05

Состав конечно шлака:

CaO=

×100=32,449%; SiO₂= ×100=14,465%;

MnO=

×100=4,846%; Al₂O₃= ×100=21,28%;

MgO=

×100=7,637 %;

Выполним расчет коэффициента распределения серы Ls.

где (СаО), (Аl₂О₃), (SiO₂), (MgO) - химический состав рафинировочного шлака в конце обработки. %;

f_s- коэффициент активности серы, растворенной в металле, принимается f_s=1, по этому lgf_s =0

Т - температура металла, 1903 К.

- активность кислорода

2[Al]+ 3[O] = Al₂O₃

Константа этой реакции будет равна

= 10^-12, следовательно активность кислорода определим по формуле:

, а = -2,985

Тогда коэффициент распределения серы будет равен: