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

Курсовая работа по внепечной обработке.doc

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