Задание.
Разработать технологию выплавки и сифонной разливки стали марки 30ХГСА в 130 т. мартеновской печи.
План выполнения задания.
1. Введение.
1.1. Технический прогресс в сталеплавильном производстве.
2. Технологическая часть.
2.1. Технология выплавки.
2.2. Химический состав, назначение, виды поставки.
2.3. Расчет металлической части шихты.
2.4. Расчет ферросплавов.
2.5. Периоды плавки.
2.6. Технология сифонной разливки.
2.7. Тепловой режим мартеновской печи.
2.8. Приемка печей и их осмотр перед сменой.
3. Организационно-экономическая часть.
3.1. Расчет плановой себестоимости одной тонны стали.
3.2. Техника безопасности.
1. Введение.
Технический прогресс в сталеплавильном производстве сопровождается сменой технологических процессов все более производительными, и созданием агрегатов и машин все более единичной мощности и емкости. Но чем сложнее рабочий металлургический процесс и чем больше производительность, размеры технологических агрегатов и машин, тем более необходима механизация и автоматизация технологических операций.
Первый этап: развитие сталеплавильного производства характеризовался механизацией отдельных операций (например, подачи дутья в печь, загрузки материалов, перевозка жидкого металла). Большую часть работы выполняли вручную.
Второй этап: характеризуется комплексной механизацией всего процесса труда, в результате чего рабочий только управляет машинами и механизмами. Такие условия созданы в современных сталеплавильных цехах, где имеются системы механизации не только основных технологических операций, но и вспомогательных, а также механизированные и не технологические операции.
К механизированным технологическим системам относятся системы взвешивания, дозирования, транспортировки и загрузки сыпучих средств шихтовых материалов.
Механизированы и не технологические операции.
Третий этап: характеризуется автоматизацией контрольных и простейших операций управления. Для этого системы управления агрегатами и машинами оснащают необходимыми приборами. Такие системы существуют практически в каждом современном сталеплавильном цехе.
Многочисленные приборы, собирающие и передающие информацию о ходе технологического процесса: различные средства автоматизации, сигнализирующие о положении механизмов и характеризующие их перемещение.
Четвертый этап: можно охарактеризовать комплексной автоматизацией технологических процессов выплавки стали. Каждая машина должна иметь для своего управления компьютер, а если машина сложная, то систему компьютеров.
Однако внедрение комплексных автоматизированных систем с сталеплавильное производство затруднено из-за смешанного характера этого производства.
2. Технологическая часть.
2.1. Технология выплавки.
Сталь 30ХГСА – 30%; Cr - 1%; Mn – 1%; Si – 1%; Н/Л; В/К; конструкционная
Заменитель - стали: 40ХФА; 35ХМ; 25ХГСА; 35 ХГСА.
Вид поставки – сортовой прокат, в том числе фасонный калиброванный пруток, серебрянка, полоса, поковки и кованные заготовки.
Назначение – различные детали, работающие при температуре до 200°С, ответственные сварные конструкции, крепежные детали, работающие при низких температурах.
2.2.1. Химический состав, назначение, виды поставки.
| Марка стали | Источник | Массовая доля элементов в % | |||||||
| C | Mn | Si | Cr | P | S | Cu | Ni | ||
| не более | |||||||||
| 30ХГСА | ГОСТ 45-43-71 | 0,28 0,34 | 0,80 1,10 | 0,90 1,20 | 0,80 1,10 | 0,025 | 0,025 | 0,30 | 0,30 |
Исходные материалы мартеновской плавки.
Шихта делится на металлическую группу и неметаллическую.
Металлическая группа.
Чугун – передельный твердый.
Металлический лом – оборотный, покупной.
Оборотный – отходы металлургического производства (плавка, прокат, металл со шлакоотвалов).
Покупной – отходы обрабатывающей промышленности, амортизационный лом, транспорт, с/х машины, военная техника и т.д.
Металлический лом по химическому составу делят на углеродистый и легированный. По ГОСТ 2787-85 лом черных металлов делят на два вида:
стальной;
чугунный;
на две категории: легированный, не легированный;
на два класса: тяжеловесный, легковесный.
Неметаллическая группа.
Флюсы – не металлические материалы, обеспечивающие в процессе выплавки получение шлака необходимого состава и свойств. По ГОСТ 1387-91.
Флюсы делят на:
широко образующие – известняк, известь;
шлакоразжижающие – бокситы, шамотный бой, плавиковый шпат, окалина.
Окислители:
Твердые – железная руда, агломерат, окалина, сварочный шлак.
Газообразные – воздух, кислород.
2.1.2. Расчет металлической части шихты.
Сталь 30ХГСА
Печь – 130 т.
Углерод на выпуске – 0,3 % согласно инструкции ТИ1-86 для 130т. печей запас по углероду составит:
0,30 + 0,45 = 0,75% С
Принимаем угар 50%, тогда в завалке углерода должно быть:
0,75 – 50%
х = =1,5%
х - 100%
Углерода в завалке должно быть 1,5 %.
Содержание углерода в чугуне принимаем равным 4%, содержание углерода в стальной шихте – 0,20 %
х – количество чугуна
(130 -х) – количество стальной шихты
4х + 0,20· (130 -х) = 130·1,5
4х + 26 – 0,2х = 195
3,8х = 169
х = 44
130 – 44 = 86
Стальной лом – 43 т.
Пакеты – 22 т.
Стружка – 21 т.
Количество извести не менее 40 кг на 1 т.
130т. · 0,04т. = 5,2 т. извести.
2.1.3. Расчет ферросплавов.
Предварительно раскисление в печи (ТН1-86) проводят ФСХ33 из расчета введения 0,30% Si без учета угара.
ФСХ33 = =1114 кг
Какое количество Si остается при угаре 90%
0,3 – 100%
х = = 0,03 %
х - 10%
Легирование Mn производим в ковше CMn17 Mn – 70%, Si – 18%
Среднее содержание Mn в марке 30ХГСА
е = = 0,95%
Остаточный Mn в ванне 0,10 % , Тогда необходимо добавить на 0,85 %
CMn17 = = 1661 кг
CMn17 внесет 0,23%
1661 – 100%
х = = 299 кг
х - 18%
ФСХ33 внесет Cr
1114 – 100%
х = 0,29 - остаточный
х - 40%
в ванне с учетом угара по Cr – 15%.
Остаточный Cr в ванне 0,25%
Средний Cr по марке:
е = (0,8 +1,10)/2 = 0,95 – 0,25 – 0,29 = 0,41 %
ФХ800 = = 896 кг
Легирование Si в ковше ФС75.
Среднее содержание Si в марке:
(0,9 +1,20)/2 = 1,05 %
ФСХ33 внес Si – 0,03%, CMn17 – 0,23%
Необходимо 1,05 – 0,26 = 0,79 %
Количество Al для раскисления в ковше берется из расчета 500 г/т по ТИ1-86
130·0,5 = 65 кг алюминия
2.1.4. Периоды плавки.
Заправка печи.
Допускается совмещение заправки откосов задней стенки с выпуском плавки. При этом загущение шлака заправочными материалами или за счет снижения тепловой нагрузки не допускается.
Завалка.
Порядок завалки материалов в печь должен обеспечить равномерное плавление, активный процесс шлакообразования, нормальное расплавление по углероду, сохранность рабочего пространства и подины печи. Устанавливается следующая последовательность завалки материалов в печь: под низ загружается стружка или легковесный лом, после завалки 20-25 % шихты, запускается известь или известняк. Завалка чугуна производится после завалки извести или известняка вперемешку с шихтой. Допускается заваливать чугун после загрузки всей шихты.
Не допускается завалка извести непосредственно вплотную к кладке ванны во избежание заращивания, аналогично и чугуна – во избежание разъедания.
Плавление.
Началом периода плавления считается момент окончания завалки шихтовых материалов. В процессе плавления рекомендуется производить растаскивание скоплений не расплавившейся шихты с целью сокращения периода плавления. В конце плавления берется предварительная проба металла, по результатам которой принимается решение о дальнейшем ведении плавления.
Кипение. Окислительный период.
Началом периода кипения считается взятие первой, основной пробы металла. Кипение делится на два периода: окислительный период; период чистого кипения.
Окислительный период: Назначение периода – максимальное удаление фосфора, окисление избыточного углерода. Окисление избыточного углерода рекомендуется производить за счет присадок железной руды.
Присадку руды рекомендуется производить порциями, не более 10 кг на тонну, с интервалом 10-15 минут. После присадок руды снижают подачу в печь топлива и воздуха. При нормальном подготовленном шлаке значительная часть его уходит самотеком. В случае необходимости удаление шлака производят гребками. При этом недопустимо оголение металла под факелом. Количество одновременно присаживаемых материалов для наведения шлака не должно превышать 25 кг/т, следующую присадку рекомендуется производить после растворения предыдущей.
Признаками, определяющими нормальное проведение окислительного периода, являются:
1. Содержание фосфора в стали не более 0,015%.
2. Снижение содержания серы в металле, обеспечиваемое в окислительный период снижением содержания закиси железа в шлаке, и повышение его основности.
В окислительный период допускается производить следующие операции:
1. Исправлять жидкие или густые шлаки присадками небольших порций обоженной извести или хорошо просушенных флюсов в количестве не более 10 кг/т, не допуская при этом заметного снижения интенсивности кипения металла.
2. Использовать чугун не долее 20 кг/т, или алюминиевую стружку с примесью чугунной, в количестве не более 10 кг/т, в случае пониженного запаса углерода по расплавлении.