Разработка технологии выплавки низко- и среднелегированных сталей с пониженным содержанием азота (стр. 10 из 18)

Таблица 12−Химический состав ферросплавов

Ферросплавы	Содержание, %
	C	Si	Mn	P	S	Al	др.
ФМн0,5	0,5	2,0	85	0,30	0,03	-	-
ФМн2,0	2,0	2,0	75	0,35	0,03	-	-
СМн17	1,7	17	65	0,1	-	-	-
ФС65	-	65	-	0,032	-	-	-
ФВд35C	1	3,5	-	0,2	0,1	-	V 35
ФН4	0,5	25	-	0,5	0,1	8	Nb 35
ФТи30А	0,25	5	-	0,04	0,04	8	Ti 30
СК25	1,0	70	-	0,02	0,05	1,5	Ca 25

В таблице 13 приведены значение усвоений элементов-раскислителей. Усвоение элементов, вводимыми кусковыми материалами и проволоками приняты равными реально существующим в условиях ОАО "Уральская Сталь" [23].

Таблица 13−Усвоение элементов

Элемент	Усвоение, %
	Кусковые материалы	Порошковая проволока
Mn	90	100
Si	85	100
Al	-	50
Ti	35	90
V	85	100
Nb	70	100
Ca	-	22

3.2.2 Технологическая схема производства стали

Для производства стали марки 08ГБФУ применим схему “ плавка в дуговой печи – внепечная обработка – непрерывная разливка “. Эта схема является наиболее оптимальной и высокопроизводительной, по сравнению с мартеновской и разливкой в изложницы.

Сталь марки 08ГБФУ выплавляется в электропечи с окислением, скачиванием шлака и раскислением металла во время выпуска в сталеразливочном ковше [18]. Вместе с раскислителями в ковш отдается навеска легирующих ферросплавов и шлакообразующих. После окончания выпуска, на установке «ковш-печь» металл подвергается продувке аргоном через донную пробку в течение не менее четырех [24], для усреднения металла по температуре и химическому составу по всему объему ковша. После окончания продувки производится отбор проб и замер температуры. Далее производится доводка металла до марочного состава, десульфурация и подогрев металла. После обработки на установке “ковш – печь” плавка подается на машину непрерывного литья заготовок с заданным химическим составом и температурой.

3.2.3 Выплавка стали в электропечи

Шихтовка печи производится ломом марки 3А и жидким чугуном, состав которых представлен в таблице 14.

Таблица 14 – Химический состав металлошихты

Материал	Содержание, %
	С	Si	Mn	Cr	Ni	Cu	P	S	Fe
3А	0,25	0,30	0,50	0,15	0,10	0,10	0,040	0,030	98.8
Жидкийчугун	4,0	1,0	0,8	-	-	-	0,05	0,02	94.1

В процессе выплавки в печи кремний окисляется на 100%, марганец на 50%, фосфор на 90%, сера на 50% [23].

В таблице 15 представлен элементарный состав шихты.

Таблица 15 – Элементарный состав шихты

Материал		Содержание элементов
		C	Si	Mn	P	S	Cr	Ni	Cu	Fe	всего
3А	%	0,25	0,30	0,50	0,04	0,03	0,15	0,10	0,10	98,8	100
	кг	162	195	325	26	19,5	97,5	65	65	64220	65000
Жидкий чугун	%	4,0	1,0	0,8	0,05	0,02	-	-	-	94,1	100
	кг	2200	550	440	27,2	11	-	-	-	51755	55000
Составшихты	%	0,83	0,62	0,44	0,04	0,03	0,08	0,05	0,05	96,6	100
	кг	1002	745	765	53,2	30,5	97,5	65	65	115975	120000

Химический состав стали после расплавления указан в таблице 16.

Таблица 16 –Химический состав стали после расплавления

Материал		Содержание элементов
		C	Si	Mn	P	S	Cr	Ni	Cu	Fe	всего
Масса стали после расплавления	кг	1002	745	765	53,2	30,5	97,5	65	65	115975	120000
Угар	кг	-	223,5	137,7	13,3	1,52	4,48	1,95	1,95	3479,25	3864,05
Состав стали после расплавления	%	0,83	0,45	0,54	0,034	0,025	0,08	0,08	0,08	96,8	100
	кг	1002	521,5	627,3	39,9	28,98	92,62	63	63	112495,75	116,135,95

Для получения заданного химического анализа производим продувку металла кислородом. В процессе выплавки для вспенивания шлака производим вдувание кокса в количестве 850 кг на плавку. Шлак удаляется из печи самотеком. Принимаем, что после отбора пробы, содержание углерода в металле составляет 0,05%.

Окисление элементов происходит по следующим реакциям:

;

;

;

;

;

;

;

;

.

В таблице 17 приведен состав стали в конце окислительного периода.

Таблица 17- Состав стали в конце окислительного периода

Баланс		Содержание, %
		С	Si	Mn	P	S	Cr	Ni	Cu	Fe	всего
Окисляется	%	94	100	70	90	50	30	10	10	2	6
	кг	941,88	521,5	439,11	35,91	14,49	27,79	6,3	6,3	2249,9	4243,18
Остается в металле	%	6	0	30	100	50	70	90	90	98	94
	кг	60,12	0	188,19	3,99	14,49	64,83	56,7	56,7	112245,85	112630,75
Состав металла	%	0,049	0	0,17	0,005	0,018	0,08	0,08	0,08	99,51	100

По данным таблицы 17, определяем массу окислов, переходящих из металла в шлак во время плавления и окислительного периода:

кг;

кг.

85% железа окисляется до

, и улетучивается в виде пыли, а 15% окисляется до и переходит в шлак:

кг;

кг;

кг;

кг.

Расход футеровки составляет 1-2 кг на тонну стали.

В таблице 18 показан состав шлака в конце окислительного периода.

Таблица 18 – Состав шлака в конце окислительного периода

Источник оксидов		Содержание, %
		CaO	MgO	SiO2	Al2O3	FeO	MnO	P2O5	Cr2O3	итого
Металл.кг		-	-	1117,5	119	433,74	566,85	164,49	81,23	2482,81
Известь.кг		4600	165	125	46	-	-	4,6	-	4940,6
Футеровка.кг		-	173,8	-	-	-	-	-	-	157,5
Всего	кг	4600	338,8	1242,5	165	433,74	566,85	169,09	81,23	7423,41
%	42,9	5,5	19,7	3,2	9,8	10,5	2,2	1,1	100

Основность шлака составляет CaO/SiO2=42,9/19,7=2,1. Такая основность и высокая окисленность шлака препятствуют насыщению металла азотом.

Расход кислорода на окисление примесей составит:

Сшихты : 941,88∙32/12=2511,68 кг;

Скокса : 850∙32/12=2266,67 кг;

Si: 521,5∙32/28=596 кг;

Mn: 439,11∙16/55=127,74 кг;

S: 14,49∙32/32=14,49 кг;

P: 35,91∙32/124=9,27 кг;

Fe: 2249,9∙32/136=529,39 кг.

Общий расход кислорода составит 6055,24 кг.

Состав технического кислорода 99,5% кислорода и 0,5% азота. Расход технического кислорода составит 6055,24∙0,95=5752,48 кг.

В таблице 19 представлен материальный баланс плавки.

Таблица 19 – Материальный баланс плавки

Задано		Получено
Наименование	кг	Наименование	кг
Лом 3АЖидкий чугунИзвестьФутеровка	65000550005000158	МеталлШлакПыльГазы	1126307423386477420
Технический кислород	5752
Кокс	850
Итого	129861	Итого	129438

Рассчитаем количество легирующих, раскислителей для отдачи в ковш на выпуске по формуле: