Загрузка...
скачать (130.6 kb.)
Доступные файлы (1):
| Курсовая работа по внепечной обработке.doc | 424kb. | 29.05.2008 00:48 |  скачать |
Курсовая работа по внепечной обработке.doc
Реклама MarketGid:
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ РФ
Загрузка...
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.
^6. Внепечная обработка металла в ковше.
7. Разливка стали на МНЛЗ.
8. Температурный режим при производстве заданной марки 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 |
^
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 непосредственно в конвертере, после проведения внепечной обработки чугуна на УДЧ:
^
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 |
^
f=2,0%
(CaO)изв=85,0%
^
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 Мизв – расход 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
^
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:
^
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.
^
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.
^
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%
^
Т.к. содержание серы после раскисления и легирования равно 0,006%, то дополнительное рафинирование металла в ковше не требуется.
^
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
^
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:
^
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).
^
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 mс (м3) 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):
^
Al99
Al = 99.99%
Тепловой эффект от окисления Al:
Температура металла после ввода алюминиевой катанки:
^
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).
^
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.
^
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.
^
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
^
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.)