Logo GenDocs.ru

Поиск по сайту:  

Загрузка...

Разработка технологии выплавки и внепечной обработки стали марки SPHD в современном конвертерном цехе - файл Курсовая работа по внепечной обработке.doc


Разработка технологии выплавки и внепечной обработки стали марки SPHD в современном конвертерном цехе
скачать (130.6 kb.)

Доступные файлы (1):

Курсовая работа по внепечной обработке.doc424kb.29.05.2008 00:48скачать

содержание
Загрузка...

Курсовая работа по внепечной обработке.doc

Реклама MarketGid:
Загрузка...
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ РФ

ГОУ ВПО «Липецкий Государственный Технический Университет»

Кафедра металлургии

Курсовая работа по дисциплине «Внепечная обработка стали»

на тему

«Разработка технологии выплавки и внепечной обработки стали марки SPHD в современном конвертерном цехе»

Выполнил: студент гр. МЧМ-07-3

Грудцына Л.М.

Руководитель: Вечер В. Н.


ЛИПЕЦК 2008

Оглавление

1. Назначение, состав и свойства стали.

2. Выбор технологической схемы производства заданной марки стали.

^

3. Выбор рационального вида шихты и ее подготовка к плавке.

4. Продувка металла в конвертере.

5. Раскисление и легирование.

6. Внепечная обработка металла в ковше.

7. Разливка стали на МНЛЗ.

8. Температурный режим при производстве заданной марки стали.

^

9. Библиографический список использованной литературы.


1. Назначение, состав и свойства стали.



SPHD – штамповочная горячекатаная листовая сталь и ленточная сталь.

Состав:

С

0,16-0,22

Si

≤0,07

Mn

0,25-0,40

S

≤0,006

P

≤0,020

Cr

≤0,25

Ni

≤0,15

Cu

≤0,20

Al

0,03-0,08

N2

≤0,008



^

2. Выбор технологической схемы производства заданной марки стали.



3. Выбор рационального вида шихты и ее подготовка к плавке.


Садка конвертера 100 т.

Состав чугуна:

С

4

Si

0,60

Mn

0,09

S

0,025

P

0,08

Температура чугуна = 1330 С.

Химический состав привозного лома:

С

0,20

Si

0,35

Mn

0,5

S

0,025

P

0,025

Al

0,025

Cr, Ni, Cu

≤0,30


Рассчитаем массу лома на плавку:




Проверим возможность достижения заданного содержания серы в металле непосредственно в ванне конвертера:



Т.к. содержание серы в ванне конвертера перед выпуском больше, чем требуется по ГОСТу на выплавляемую сталь, то жидкий чугун необходимо подвергнуть внепечной обработке.

В качестве реагента используем гранулированный магний, который вводится в обрабатываемый чугун в виде порошковой проволоки диаметром 12 мм. В одном погонном метре такой проволоки содержится 50 г. магния. Скорость ввода проволоки 2 м/с.

Расход магния для обработки чугуна составит:



Расход магния для обработки чугуна составит:



Определяем время ввода реагента:



Приняв темп снижения температуры чугуна при вводе порошковой проволоки 1,2 С/мин и при перемешивании 1 С/мин, определяем величину снижения температуры обрабатываемого чугуна:

ΔТЧ=1,2·4,24+1·3=8,08≈8 С.

Так как полностью отделить ковшевой шлак от обработанного чугуна не представляется возможным, то фактическое содержание серы в заливаемом в конвертер чугуне составит:

П
роверяем возможность достижения заданного содержания серы непосре
дственно в конвертере, после проведения внепечной обработки чугуна на УДЧ:



^

4. Продувка металла в конвертере.

Расчет окисления примесей металлической шихты


Углерод Остаточное содержание углерода в конце продувки зависит, главным образом, от марки выплавляемой стали. Принимаем содержание углерода после продувки равным его содержанию в готовой стали по нижнему пределу ГОСТа.

[C]ост=0,05%

Кремний При выплавке стали в основном конвертере кремницй окисляется полностью, т.е. [Si]ост=0%.

Марганец Остаточное содержание марганца в ванне:



LMn=20

qшл=10%







Фосфор Остаточное содержание фосфора в ванне:



LP=50

qшл=10%







Сера Остаточное содержание серы в ванне:



hS=0,30







Принимаем расход плавикового шпата 0,25%, агломерата 0,5% и расход футеровки конвертера 0,15% от веса металлошихты.

Попадание миксерного шлака 0,5%, что составляет: 0,5*0,8535=0,427%

Загрязнения лома составляют 1%: 1*0,1465=0,1465%

Масса лома без загрязнений:


Таблица среднего состава металлошихты, %.




Вносится чугуном

Вносится ломом

Состав шихты

Остаток в ванне

Кол-во удал. примесей

C

3,414

0,029

3,443

0,05

3,397

Si

0,427

0,051

0,478

0

0,478

Mn

0,094

0,073

0,167

0,057

0,115

S

0,005

0,004

0,009

0,006

0,003

P

0,077

0,004

0,081

0,014

0,068

Al

-

0,004

0,004

0,004

0

Cr

-

0,044

0,044

0,044

0

Ni

-

0,044

0,044

0,044

0

Cu

-

0,044

0,044

0,044

0



^

Определение расхода извести на плавку.




f=2,0%

(CaO)изв=85,0%





^

Определение расхода кислорода, идущего на окисление примесей металлошихты.


Расход дутья определяем по формуле:

,

где - содержание кислорода в дутье, %. Принимаем 99,5%;

- коэффициент усвоения кислорода металлом, ед. Принимаем 0,9;

- количество кислорода, необходимого для окисления углерода, кг/100кг;





- количество кислорода, идущего на окисление других примесей, кг/100кг;





- количество кислорода, необходимого для образования окислов железа шлака, кг/100кг;


- кислород СО2 извести



где Мизврасход извести, кг;

- доля СО2 извести, участвующей в окислении примесей, ед.; принимаем =0,9.

- содержание СО2 в извести,%. Принимаем =3%;



- кислород из других источников, кг





Общий расход кислорода на продувку составит:



где 0,995 - доля кислорода в дутье, ед.:

0,98 - степень усвоения кислорода ванной, ед

^

Режим продувки кислородом.

Определение положения фурмы при продувке.


Продолжительность продувки ванны конвертера кислородом определяем по формуле:



Высота наконечника фурмы над ванной в основное время продувки:



где - расход кислорода через одно сопло, м/мин;



В период шлакообразования, 1-3 минуты, фурма находится на расстоянии - от зеркала ванны:



В заключительный период плавки(2-4 минуты до окончания продувки) расстояние между головкой фурмы и ванной уменьшается:



^

Продувка через донные фурмы.


При работе конвертера, оборудованного донными фурмами(6-12 штук, в зависимости от емкости конвертера), принимаем следующие интенсивности подвода газов:

- в период основной кислородной продувки - 0,5 м3 /(т*мин);

- в период 3-х минутной усреднительной продувки после основной продувки ванны - 0,10 м3/(т*мин);

- в период выпуска металла из конвертера - 0,05 м3/(т*мин);

- интенсивность подачи азота в межплавочные простои через донные фурмы - 0,03 м3/(т*мин.)

Расход газа на донную продуву можно рассчитать по формуле:



где τпр и τвып - продолжительность продувки и выпуска металла, мин;

Мш - масса шихты, т.



^

Режим присадки шлакообразующих в конвертер


Для уменьшения шлакообразования первая порция извести (20-40% от общего расхода на плавку) вводится в конвертер перед загрузкой металлолома. Остальная известь вводится порциями за время, равное 40-50% продолжительности продувки. Плавиковый шпат, железная руда, агломерат, окатыши вводятся при необходимости, но не позднее чем за две минуты до окончания продувки.

^

5. Раскисление и легирование.


Расход раскислителей и легирующих можно определить по формуле:



где Т - масса жидкого металла, кг;

а - содержание примесей в металле, %;

б - содержание примесей в металле до раскисления, %;

в - доля примесей в ферросплаве, ед.;

г доля усвоения примесей, ед.

Угар элементов зависит от способа раскисления, окисленности ванны и колеблется в широких пределах.

Содержание всех элементов в выплавляемой стали должно находиться в пределах, предусмотренных ГОСТом для заданной марки стали.
ФМн78

Mn = 75-82

C ≤ 7

Si ≤ 6

S ≤ 0.02

P ≤ 0.05

Усвоение 85-90%



Al на выпуске доводим до 0,02%

АВ87

Al = 87

Cu = 3.8

Si = 5

Усвоение 15%



^

Десульфурация металла в ковше высокоглиноземистым шлаком.


Т.к. содержание серы после раскисления и легирования равно 0,006%, то дополнительное рафинирование металла в ковше не требуется.

^

Снижение температуры расплава на струе при выпуске из конвертера


Количество тепла, выделяемого истекающей струей металла при выпуске из конвертера, можно определить по выражению:



где qстр - удельный тепловой поток струи металла, ккал/(м2*ч);

τвып - продолжительность выпуска, ч (принимаем 0,083 ч);

Sстр - площадь поверхности струи, м2.



где С, - коэффициент излучения поверхности струи, ккал/(м2*ч*К4), принимаем 4,9 ккал/(м2*ч*К4);

Тпов - температура поверхности струи расплава, К; принять 1913 К;

Твозд - температура воздуха, К;

ас - коэффициент теплопередачи при свободной конвекции (принимаем 250 ккал/(м2*ч*град).



Поверхность струи





Снижение температуры металла за время выпуска из конвертера:



где тс - масса жидкой стали, кг;

с - удельная теплоемкость жидкой стали, ккал/(кг*град), принимаем с = 0,2 ккал/(кг*град).


Количество тепла, выделяемого зеркалом металла в ковше при выпуске из конвертера:



где qстр - удельный тепловой поток струи металла, ккал/(м2*ч);

τвып - продолжительность выпуска металла, ч;

S - площадь зеркала металла в ковше, м2.



Перепад температуры жидкой стали от зеркала металла за время выпуска



^

Снижение температуры металла за счет прогрева футеровки ковша


Количество тепла, забираемого футеровкой ковша, можно рассчитать формуле:



где Сф - теплоемкость футеровки, ккал/(кг*град). Принимаем Сф=0.225 ккал/(кг*град);

mф - масса прогреваемой футеровки, кг. Условно принимаем, что до температуры металла прогревается 1/10 от веса футеровки ковша;

Δt - увеличение температуры футеровки ковша, "С. Температура футеровки (рабочего слоя) до залива металла - 900 °С, после залива равна температуре выпускаемого расплава с учетом потерь на струе.



Снижение температуры металла за счет аккумуляции тепла футеровкой ковша составит:


^

Потери температуры металла в сталеразливочном ковше при раскислении и легировании


На нагрев ферросплава до температуры металла в ковше потребуется тепла



где Qф - затраты тепла на нагрев ферросплава, ккал;

mф - масса присаживаемого ферросплава, кг;

Ств - удельная теплоемкость ферросплава в твердом состоянии, ккал/(кг*град), принимаем Ств= 0,167 ккал/(кг*град);

t1 — температура плавления ферросплава, °С;

qII - скрытая теплота плавления ферросплава, ккал/кг, принимаем такой, как у стали - 65 ккал/кг;

Сж - удельная теплоемкость жидкого ферросплава, ккал/(кг*град), принимаем Сж = 0.2 ккал/(кг*град);

Δt - температура перегрева ферросплава над температурой плавления, °С.









Так как часть внесенного ферросплава окисляется и при этом выделяется тепло, то металлический расплав в ковше будет разогреваться. Тепло, выделяемое при окислении ферросплава:



где mок- количество окислившегося основного элемента ферросплава, кг;

Угары элементов зависят от способа раскисления ванны, окисленности ванны: угар марганца 5...15%, угар кремния 10...20%, угар алюминия 60... 95%.

ΔQф- тепловой эффект от окисления основного элемента ферросплава, ккал/кг. Принимать для Мn - 1756 ккал, Si - 6430 ккал, Сr - 2287 ккал.











Примечание. В связи с тем, что вводимый в ковш кусковый алюминий окисляется на поверхности металла, то тепло, выделяемое при его окислении, используется частично (20% от общего количества тепла).

^

6. Внепечная обработка металла в ковше.

Обработка металла инертным газом.


Перемешивание расплава с целью выравнивания его состава и температуры производится подачей инертного газа сверху или через донные продувочные фурмы ковша. Расход газа для этих целей составляет 0,08 м3/т, а интенсивность подачи - 0,50 м3/(т*мин).

Расход газа на ковш с массой жидкого металла mс3) составит:



Продолжительность продувки (мин):



Скорость снижения температуры расплава при его обработке аргоном в первые 3 минуты составляет 2,5 °С/мин, а в последующее время —1,5 °С/мин.

Зная продолжительность обработки расплава в ковше, определяем общее снижение температуры стали (°С):



^

Корректировка химического состава металла в ковше при вмепечной обработке.


Al99

Al = 99.99%







Тепловой эффект от окисления Al:





Температура металла после ввода алюминиевой катанки:



^

Модифицирование включений кальцием.


СК-30

Усвоение 100%

Расход 1,5 кг/т

Si = 50

C = 2

Ca = 30

Ti = 0.5

P = 0.02



Расход тепла на нагрев силикокальция СК-30, ккал:



где 1480 - температура плавления силикокальция, °С;

ТМе - температура стали перед введением модификатора, °С;

РСа - массовый расход реагента, кг;

0,167 - удельная теплоёмкость СК-30, ккал/(кг*град).







Количество тепла, выделяемое при окислении кальция, составит:



где ΔHCa =39.9ккал/моль,

1моль кальция весит 0,04 кг,

0,5 - доля кальция, расходуемая на раскисление, десульфурацию, модифицирование стали, ед.



Температура металла в ковше за счет введенного силикокальция изменится на





Снижение температуры металла за время транспортировки ковша с установки доводки (УДМ) до машины непрерывного литья (МНЛЗ):



где ξ - темп снижения температуры металла в ковше. °С/мин (принимаем 1°С/мин);

n - время транспортировки ковша, мин (принимаем 10 мин).



^

7. Разливка стали на МНЛЗ.

Расчет потерь тепла струей жидкой стали.


При расчете принимаем: 1 - высота струи, м (обычно 1.0 м);

τр - продолжительность разливки, мин (принимаем 30 минут);

Dстр- диаметр струи, м (принимаем 0,08 м);

Тпов - 900°С.












^

Расчет потерь тепла, идущего на разогрев футеровки промежуточного ковша.


Количество тепла, забираемое футеровкой промежуточного ковша, определяем по формуле:



где - теплоемкость футеровки, ккал/(кг*град). Принимаем равной 0,225 ккал/(кг*град);

mф - масса прогреваемой футеровки, кг;

mф=j*V

Здесь V - объем прогреваемой футеровки, м3.

V=(Sбок+Sпод)*В

Δt - разница температур металла и футеровки промежуточного ковша, °С.

Для расчета принимаем:

- температура футеровки до разливки 900°С;

- температура стали перед разливкой, °С;

В - толщина прогреваемых стенок и подины ковша, мм (принимаем 100 мм);

j - плотность футеровки, кг/м3 (принимаем 1900 кг/м3).



Снижение температуры стали в промежуточном ковше (°С) составит



Снижение температуры металла в стальковше и промежуточном при разливе на МНЛЗ:



где τразл - продолжительность разливки, мин (принимаем 30 мин);

0,8 - снижение температуры металла в ковше, °С/мин.



^

Расчет температуры металла перед выпуском из конвертера.


Для проведения нормальной разливки металла и получения качественного слитка принимаем, что температура стали в промежуточном ковше должна превышать температуру ликвидус на 20...40 °С, принимаем 30 °С.

Определяем температуру ликвидус жидкой стали (°С)





где аn - снижение температуры плавления металла при содержании 1% элемента в стали:

углерода - 70; марганца - 5; кремния -12; серы - 25; фосфора - 25; хрома- 1,5.

Зная величину изменений температуры жидкой стали на всех технологических участках производства, определяем температуру металлического расплава (°С) перед выпуском из конвертера





^

8. Температурный режим при производстве заданной марки стали.





9. Библиографический список использованной литературы.


1. Вечер В. Н. Внепечная обработка стали: методические указания к практическим занятиям и курсовому проектированию / В. Н. Вечер, Т. В. Кравченко. – Липецк: ЛГТУ, 2006. – 30 с.


Скачать файл (130.6 kb.)

Поиск по сайту:  

© gendocs.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации