Расчет шихты для выплавки стали в дуговой печи по классической технологии

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ

РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ

ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

ЮРГИНСКИЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

Методические указания к выполнению курсовой работы по дисциплине «Электрометаллургия стали и ферросплавов»

для студентов специальности 150101 «Металлургия черных металлов» очной и заочной форм обучения

РАСЧЕТ ШИХТЫ ДЛЯ ВЫПЛАВКИ СТАЛИ В ДУГОВОЙ ПЕЧИ ПО КЛАССИЧЕСКОЙ ТЕХНОЛОГИИ



Издательство Юргинского технологического института (филиала)

Томского политехнического университета 2010

УДК.669.162.1.(075)

Расчет шихты для выплавки стали в дуговой печи по классической технологии: методические указания к выполнению курсовой работы по дисциплине «Электрометаллургия стали и ферросплавов» для студентов специальности 150101 «Металлургия черных металлов»/ Сост. И.С. Сулимова - Юрга: Издательство Юргинского технологического института (филиала) Томского политехнического университета, 2010. - 35 с.

Рецензент, Кандидат технич. наук, доцент Р.А. Гизатулин

Методические указания рассмотрены и рекомендованы к изданию методическим семинаром кафедры МЧМ ЮТИ ТПУ ?12? ноября2009 г.

Зав. кафедрой МЧМ канд. техн. Наук А.А. Сапрыкин



Содержание

Введение

1. Порядок выполнения курсовой работы

2. Состав и содержание курсовой работы

3. Оформление расчетно-пояснительной записки

4. Пример расчета шихты для выплавки стали марки 40ХН2МА

4.1 Исходные данные

4.2 Расчет составляющих завалки

4.3 Период расплавления и окислительный период

4.4 Определение состава шлака окислительного периода

4.5 Определение расхода извести, кварцита и железной руды

4.6 Восстановительный период плавки

4.7 Определение количества раскислителей и легирующих

4.8 Определение состава готового металла

4.9 Определение расхода шихтовых материалов на выплавку 1 т стали

Список литературы

Приложение



Введение

При выполнении курсовой работы, студенты расширяют и углубляют теоретические знания по дисциплине «Электрометаллургия стали и ферросплавов», приобретают и развивают навыки в изучении и критическом анализе литературы по специальным вопросам, выполнении металлургических расчетов. Курсовая работа является завершающим этапом в изучении курса «Электрометаллургия стали и ферросплавов».



1. Порядок выполнения курсовой работы

При выполнении курсовой работы студентам рекомендуется придерживаться следующей схемы.

– Ознакомление с содержанием методических указаний.

– Подбор литературы, необходимой для выполнения работы. -Выбор и переработка материла по литературе, относящейся к отдельным разделам курсовой работы.

– Проведение расчетов по схеме, изложенной в методических указаниях. - Регулярный отчет (не реже 1 раза в неделю) о проделанной работе перед руководителем.

Задание на курсовую работу составляется руководителем, утверждается заведующим кафедрой и выдается в начале семестра. Сроки сдачи курсовой работы определяются руководителем.



2. Состав и содержание курсовой работы

Курсовая работа состоит из расчетно-пояснительной записки, содержащей следующие разделы:

Введение. Во введение оценивается значение электрометаллургии стали и ферросплавов для развития автопромышленности, судостроительства, направление и перспективы развития электрометаллургии стали и ферросплавов.

Аналитический обзор. В аналитическом обзоре описываются свойства, область применения и дефекты заданной марки стали, рассматриваются возможные технологические схемы ее выплавки и разливки. Указываются требования к шихтовым материалам.

Разработка технологии. При разработке технологии студенты, опираясь на материалы аналитического обзора, обосновывают выбор технологической схемы производства и описывают основные этапы технологии производства - заправку печи, загрузку шихты, период плавления, окислительный период, восстановительный период, выпуск стали, разливку.

Расчетная часть. При выполнении расчета шихты следует пользоваться предлагаемыми методическими указаниями. Все величины, принимаемые в расчетах, должны быть строго обоснованы (основность, состав шлака, коэффициенты усвоения элементов, коэффициенты распределения серы и др.), необходимо указать литературные источники, из которых взяты данные величины. Расчет шихты включает в себя:

1) расчет составляющих завалки;

2) расчет количества шлакообразуюших и определение состава шлака окислительного периода;

3) расчет количества окислителей и определение состава металла конца окислительного периода;

4) расчет количества и состава шлака восстановительного периода;

5) расчет количества требуемых раскислителей и легирующих;

6) определение состава готового металла;

7) расчет удельного расхода шихтовых материалов. Необходимые справочные данные приведены в приложении.



3. Оформление расчетно-пояснительной записки

Содержание расчетно-пояснительной записки должно полностью отражать вопросы, рассмотренные в предыдущем разделе. Текст задания на курсовую работу прилагается к расчетно-пояснительной записке.

Рекомендуется следующее размещение материла:

1) титульный лист;

2) задание на курсовую работу,

3) содержание;

4) введение;

5) аналитический обзор;

6) разработка технологии;

7) расчетная часть;

8) список использованных источников.

Оформление курсовой работы должно соответствовать методическим указаниям по соблюдению стандартов при выполнении курсовых и дипломных проектов (работ) [1].

Законченную работу студент сдает руководителю, который после ознакомления с ней назначает дату защиты. Студент защищает курсовую работу в комиссии, в которую кроме руководителя входят 1-2 преподавателя кафедры. Защита открытая, с участием студентов, как своей группы, так и студентов других курсов. шихтовый металл сталь шлак

Качество выполнения курсовой работы и его защита оцениваются по пятибалльной системе.



4. Пример расчета шихты для выплавки стали марки 12Х2Н4А

4.1 Исходные данные

Расчет материального баланса производится на 100 кг шихты (углеродистый лом + кокс + никель ). Никель, молибден обладают меньшим сродством к кислороду, чем железо, поэтому их обычно задают в печь в составе металлической завалки.

Химический состав углеродистого лома, кокса, никеля, ферромолибдена и готовой стали приведен в таблице 1.

Таблица 1 Химический состав шихтовых материалов и готовой стали

Наименование материала	Элементы, %
	С	Mn	Si	P	S	Cu	Ni	Cr	Fe
Лом углеродистый
ГОСТ 4543-71	0,30	0,50	0,27	0,030	0,040	-	-	-	ост.
Никель	-	-	-	-	-	-	100,0	-	-
Готовая сталь марки 40ХН2МА ГОСТ 4543-71	0,09 0,15	0,3 0,6	0,17 0,37	не боле е	3,25 3,65	1,25 1,65	ост.
				0,025	0,025	0,3
Кокс	82,0	-	-	-	0,080	11,0 Зола	-	-	-
							Летучие

Химический состав шлакообразующих, окислителей и заправочных материалов приведен в таблице 2.

Химический состав применяемых при плавке раскислителей и легирующих приведен в таблице 3.

На основе практических данных в таблице 4 приведены коэффициенты усвоения элементов из применяемых ферросплавов и кокса.

Кроме этого задаемся характеристиками шлака - основностью В = 1,5 и окисленностью (FeO) = 15%, и температурой металла t = 1600єС.



Таблица 2 Химический состав добавочных материалов

Материалы	Состав, %
	CaO	MgO	Mn	SiO2	Al2O3	Fe2O3	CaF2	P2O5	Влага	У
Известь	92,0	3,3	-	2,5	1,0	0,60	-	0,10		100
Кварцит				98,0						100
Шамот	0,7	0,3	-	63,0	35	1,0				100
Плавиковый
шпат				4,0		1,0	95,0	-		100
Железная
руда	6,2			2,8	1,0	90,0				100
Магнезит	1,0	92,0	1,0	3,0	1,0	2,0				100

Таблица 3 Химический состав раскислителей и легирующих

Наименование материала	Элемент, %
	Si	Mn	Cr	С	Р	S
					не более
Ферросилиций ФС 45
ГОСТ 1415-93	41-47	?1,0	?0,5	0,2	0,05	0,02
Силикомарганец
СМн25 ГОСТ 4756-91	?25	? 60	-	?0,5	0,05-0,25	0,03
Феррохром ФХ 800
ГОСТ 4757-91	?2,0	-	?65,0	?2,0	0,04-0,06	0,06

Таблица 4 Коэффициенты усвоения элементов

Наименование материала	Элемент	Коэффициент усвоения (з), %
Ферросилиций Силикомарганец Феррохром Ферромолибден Никель Алюминий Кокс	Si Si Mn Cr Mo Ni Al C	50,0 70,0 97,0 98,0 100,0 100,0 50,0 60,0

4.2 Расчет составляющих завалки

Задаемся химическим составом готовой стали (таблица 5).

Таблица 5 Химический состав готовой стали

Элемент	C	Si	Mn	Cr	Ni	P	S	Cu
							не более
Содержание	0,15	0,37	0,6	1,65	3,65	0,025	0,025	0,30

Соотношение между составляющими шихты определяется следующим образом:

1. Шихтовка по никелю.

Исходя из состава выплавляемой стали, для получения [Ni]_Г.СТ. =

1,45% необходимо в шихту внести металлического никеля

GФNi _{= (} G_ш*[Ni]_г.ст - Ni_{лом )} /( Ni_Ni* з_{Ni)=100*3,65*100/100*100= 3,65}

где [Ni]_г.ст - содержание никеля в готовой стали, %;

Ni_лом - содержание никеля в металлическом ломе, %; Ni_Ni- содержание никеля в металлическом никеле, %; з_Ni - коэффициент усвоения никеля из металлического никеля, %; G_ш - количество шихты, кг.

2. Шихтовка по углероду.

Согласно данным таблицы 1 углерод в шихту вносится углеродистым ломом и коксом, углеродом ферромолибдена можно пренебречь, т.е.

С_Ш = С_ЛОМ + С_К

После расплавления шихты в металле должно быть углерода С_распл.

С_распл. = С_Ш- ДС_Р, %

Где ДС_Р- количество окисленногоуглерода в период расплавления, %.

В зависимости от количества окислителя, легковесности металлического лома и других факторов ДС_Р= 0,1-0,2 % по абсолютной величине. Принимаем ДС_Р = 0,1 %. В то же время содержание углерода в металле по расплавлению можно выразить соотношением

Сраспл. = СК.О.П. + ДСО.П

Где С_К.О.П. - содержание углерода в металле в конце окислительного периода, %; ДС_О.П. - количество окисленного углерода в окислительный период, %.

По практическим данным в целях хорошей дегазации в окислительный период окисляются от 0,2 до 0,5 % углерода. Принимаем ДС_О.П = 0,3 %. С_К.О.П можно выразить соотношением

СК.О.П = СГ.СТ. - ДСВ.П

Где С_Г.СТ.- содержание углерода в готовой стали, % (таблица 5, С_Г.СТ.=0,4 %);

ДС_В.П. - количество углерода, вносимого в металл в восстановительный период, %.

Подставляя в уравнение выражение, получим

СРАСПЛ. = СГ.СТ. - ДСВ.П. + ДСО.П

Из равенства получаем

С_Ш - ДС_Р = С_Г.СТ. - ДС_В.П. + ДС_О.П,

следовательно

СШ= СГ.СТ.+ ДСР + ДСО.П - ДСВ.П

В восстановительный период углерод вносится в металл за счет присадок ферросплавов и науглероживания через шлак при раскислении его коксом. При плавке стали под белым шлаком науглероживание металла (ДС_наугл.) колеблется в пределах 0,01-0,03 %. Принимаем ДС_наугл. = 0,01 %, тогда

ДСв.п. = ДСнаугл. + Сфсп

Где С_фсп. - количество углерода, внесенного в металл ферросплавами, %.

Количество углерода, внесенное в металл ферросплавами

С_фсп =([X]_Г.СТ*[С]_фсп )*100/ [Х]_фсп.* з_Х

где[X]_Г.СТ. - содержание легирующего элемента в готовой стали (таблица 5), %;

[С]_фсп. - содержание углерода в данном ферросплаве (таблица 3), %;

[Х]_фсп. - содержание легирующего элемента в данном ферросплаве (таблица 3), %;

з_Х - коэффициент извлечения легирующего элемента из ферросплава (таблица 4), %.

Из таблицы 3 следует, что самое высокое содержание углерода в феррохроме марки ФХ800, содержанием углерода в других применяемых ферросплавах можно пренебречь.

Принимаем С_ФХ800 = 1,5 %, Cr_ФХ800 = 60,0%, [Cr]_Г.СТ. = 1,65 %, з_Cr = 98 %.

Получаем

С_фсп =(1,65*1,5*100)/60*98=0,042

Следовательно: ДС_В.П. = 0,01 + 0,042 = 0,052%.

Определяем из уравнения содержание углерода в шихте

С_Ш = 0,15+ 0,1 + 0,3 - 0,086 = 0,602 %.

Количество углерода в шихте равно

GCш=G ш *Сш /100 =100*0,602/100=0,602 кг

Количество углерода, вносимого коксом равно

GCк=G К *СКС* з_с / 100*100

GCк =G^К 80* 60,0/ 100*100 = 0,492 G_К кг.

Вес углеродистого лома в завалке составит

G ЛОМ = GШ - GNi мет. -GК = 100,0 - 3,65-GК = 96,35 - GК, кг

Это количество углеродистого лома внесет углерода

Gсл = Gлом*С лом / 100 (14)

Где С_ЛОМ- содержание углерода в углеродист ом ломе (таблица 1), %.

Gсл=(96,35 - G_К )*0,3 /100= 0,602 =((96,35- G_К)0,3)/100 -0,492 G_К

Решая уравнение, определяем G_К = 1,65 кг, тогда G_{УГЛ. ЛОМА} = 95,185 кг.

Таким образом, для выплавки стали марки 40ХН2МА принимается следующий состав шихтовых материалов:

углеродистый лом - 95,185кг; никель металлический - 3,65 кг

кокс - 1,65 кг

Итого: 100,0 кг

Количество элементов, внесенных в металл шихтовыми материалами приведено в таблице 6.

Таблица 6 Количество элементов, внесенных в металл шихтовыми материалами

Наименование материала	Вес, кг			Содержание элементов, внесенных в металл, кг
		С	Mn	Si	S	P	Ni	Fe	?
Углеродистый лом Никель Кокс*	95,185 3,65 1,165	0,285 0,317	0,476	0,277	0,038	0,028	3,65	95,185
Итого, кг		0,602	0,476	0,277	0,038	0,028	3,65	94,886	99,17
Итого, %		0,607	0,479	0,279	0,038	0,028	3,68	94,099	100,0

* сера и летучие кокса переходят в статью улета, зола кокса переходит в шлак, этими составляющими можно пренебречь, так как их величина слишком мала.

4.3 Период расплавления и окислительный период

Плавку ведем с применением железной руды и технического кислорода. Условно принимаем, что технический кислород расходуется лишь на реакцию окисления углерода и железа, а остальные окислительные реакции идут за счет закиси железа железной руды.

В период расплавления и окислительный период окисляются следующие элементы:

1) углерод окисляется на ?С = ?С_Р + ?С_О.П. = 0,1 + 0,3 = 0,4 % или

G?С =99.17 *0.4 / 100 = 0.396

2) кремний окисляется полностью - 0,277 кг;

3) марганец окисляется на 55 - 70 %. Принимаем - 65 % сера, медь, никель, молибден полностью переходят в металл;

4) фосфора в готовом металле должно быть не более 0,025%. С учетом того, что фосфор в некотором количестве будет вноситься в металл с ферросплавами, принимаем его содержание равным 0,015%. Следовательно, нужно окислить

5) железо окисляется на 2 - 4 %. Принимаем - 3 %

По практическим данным около 90% железа окисляется до Fe₂O₃ и испаряется в зоне электрических дуг, около 10 % окисляется до FeO и Fe₂O₃ и переходит в шлак, причем задаемся соотношением FeO / F₂О₃ - 2-4. Принимаем FeO / F₂О₃ - 3, т.е. из 10 % окислившегося железа в шлак 7,5 % железа окисляется до FeO, а 2,5 % железа - до Fe₂O₃. Таким образом, в шлак переходит

=0,29 кг Fe.

Из этого количества окисляется

До FeO==0,22 кг;

до Fe₂O₃₌₌0,07 кг.

В зоне электрических дуг испаряется

=2,60 кг Fe и Fe₂O₃

В таблице 7 приводится необходимое количество закиси железа для окисления указанных элементов и количество образовавшихся оксидов.

В таблице 8 приводится необходимое количество кислорода для окисления углерода и железа шихты и количество образовавшихся оксидов.

Одной из задач окислительного периода является удаление фосфора из металла. По существующей технологии около 80% фосфора удаляется из металла в период расплавления, а остальное количество - в начале окислительного периода.

Диаграмма, характеризующая зависимость lg(P ^2O5) от окисленности и основности шлака приведена на рисунке 1.Данные верны при температуре 1600°С с увеличением температуры отношение (Р₂О₅)/[P]² уменьшается. Понижение температуры на 10єС увеличивает lg(Р₂О₅)/[P]² на 0,05.

Таблица 7 Количество закиси железа (FeO) и образовавшихся оксидов

Реакция окисления	Количество окислившегося элемента, кг	Потребное количество FeO, кг	Количество образовавшегося оксида, кг	Количество восстановленного в металл железа, кг
[Mn] + (FeO) = (MnO) + [Fe]	0,317		GMnO	Fe
[Si] + 2(FeO) = (SiO2) + 2[Fe]	0,266		GSiO	Fe
2[P] + 5FeO = (P2O5) + 5[Fe]	0,014	72 5 0,014 0,081 31 2	142 GP2O50,0140,032 2 31	5 56 Fe0,014 0,063 2 31
Итого:	? FeO = 1,864		? Fe = 1,45

17

4.4 Определение состава шлака окислительного периода

Для упрощения расчета принимаем, что шлак в основном состоит из оксидов примесей, для хорошей дефосфорации приняли, что (FeO) = 15 %, а основность шлака CaO/SiO₂ = 1,5.

По практическим данным около 10 % MgO из подины перейдет в шлак, т.е.

GШ_{о.п. =} GMnOGP₂O₅ GFe₂O₃ GMgOGFeOGSiO₂ GCaO

G_SiO2 1,284кг; G_CaO1,925 кг.

Данные о приближенном весовом количестве и химическом составе шлака окислительного периода приведены в таблице 8.

Таблица 8 Химический состав шлака окислительного периода

Окисел	CaO	SiO2	MnO	FeO	Fe2O3	P2O5	MgO	Итого
Вес, кг %	1,925 38,50	1,284 25,68	0,409 8,18	0,75 15,0	0,10 2,0	0,032 0,64	0,5 10,0	5,0 100,00

4.5 Определение расхода извести, кварцита и железной руды

В результате окисления кремния (таблица 7) в состав шлака входит

G_SiO2 0,57кг. Следовательно, присадкой кварцита необходимо внести кремнезема

G_SiO2 1,2840,570,714кг.

Тогда расход кварцита G_кв.(в кварците содержится 98% SiO₂ (таблица 2)) для обеспечения заданной основности шлака

(SiO² )^шл. 1000,714 100

G_кв.0,73 кг

(SiO2 )кв.98

Расход извести G_изв. (в извести содержится 92% CaO (таблица 2)) для обеспечения заданной основности шлака равен

G_изв.2,09 кг

Для поддержания в шлаке FeO = 15 % требуется 0,75 кг FeO, но в шлаке уже есть 0,28 кг FeO (таблица 8). Следовательно, потребность в FeO составляет:

(FeO) = 0,75 - 0,28 = 0,47 кг.

При окислении элементов Mn, Si, P тратится 1,864 кг FeO (таблица 7). Таким образом, общая потребность в FeO равна: FeO = 0,47 + 1,864 = 2,334 кг. Необходимое количество FeO вносится железной рудой, химический состав которой приведен в таблице 3. В пересчете на Fe₂O₃ по реакции

(Fe₂O₃)_ж.р.+[Fe] = 3(FeO)

потребуется следующее количество Fe₂O₃:

G_Fe2O₃₌1,73кг

Необходимо в печь присадить железной руды

Fe²O³ 1001,73 100

G_ж.р.1,92кг.

(Fe2O3 )ж.р.90

Для определения состава металла в конце окислительного периода используются данные таблиц 6-8. Химический состав металла в конце окислительного периода приведен в таблице 9.

4.6 Восстановительный период плавки

Восстановительный период плавки проводим под белым шлаком. По окончании окислительного периода начисто убираем шлак окислительного периода.

Количество шлака определяем, исходя из задачи десульфурации. Необходимо удалить из металла такое количество серы, чтобы остаток е? не превышал содержание серы в готовом металле в соответствии с ГОСТ, с учетом серы, которая внесется в металл с ферросплавами.

Таблица 9 Химический состав металла в конце окислительного периода

Элемент	Внесено шихтовыми материалами, кг	Окислилось в период плавления и окислительный период, кг	Осталось в конце окислительного периода, кг	Состав, %
C Si Mn P S Cu Ni Mo Fe	0,715 0,266 0,487 0,029 0,039 0,0017 1,450 0,1980 96,377	0,398 0,266 0,317 0,014 – – – – 2,89	0,317 - 0,170 0,015 0,039 0,0017 1,450 0,1980 93,497 + 1,45 (?Fe табл.7) ? 97,128	0,326 - 0,175 0,015 0,040 0,002 1,492 0,203 97,754 ? 100,00

Принимаем [S]_г.м. = 0,010 %. В конце окислительного периода металл содержал 0,040 % серы (таблица 10). Таким образом, необходимо удалить серы

0,040 - 0,010 = 0,030 %

Коэффициент распределения серы между шлаком и металлом составляет 15-40, а в наиболее благоприятных условиях достигает 60. Для промышленной электропечи можно принять коэффициент распределения серы между шлаком и металлом n_s40

В восстановительный период частично окисляются из металла проходящим через печь воздухом железо и марганец. Для упрощения расчета пренебрегаем окислением марганца. На основании практических данных в нераскисленном шлаке восстановительного периода содержится 5-7 % FeO. Принимаем (FeO)_в.п.= 6 %, т.е.

По практическим данным шлак восстановительного периода наводится из шлаковой смеси (G_{шл. см.}), в состав которой входят известь, плавиковый шпат, шамот в соотношении 5:1:1.

При определении состава шлака восстановительного периода учитываем только основные составляющие, вносимые шлакообразующими.

Данные о приближенном составе и количестве шлака восстановительного периода приведены в таблице 10.

4.7 Определение количества раскислителей и легирующих

При плавке с восстановительным периодом феррохром вводят сразу после скачивания окислительного шлака перед вводом шлакообразующих. Рафинирование металла целесообразно начинать с глубинного раскисления металла сильным раскислителем, присаживаемым на зеркало металла (Si, Al, AMC). После этого наводят восстановительный шлак, который с самого начала интенсивно обрабатывают углеродом и кремнием.

Таблица 10 Состав и количество шлака восстановительного периода

Источники поступления	Количество, кг	CaO	SiO2	FeO	MgO	CaF2	S	Al2O3	У
Известь	4,87	4,48	0,12		0,16			0,05
Шамот	0,97		0,61					0,34
Плавиковый шпат*	0,97		0,04			0,92
Окисляется воздухом	0,44			0,44
Поступает при десульфурации							0,029
Итого		4,48	0,77	0,44	0,16	0,92	0,029	0,39	7,189
Состав, %		62,32	10,71	6,12	2,23	12,80	0,4	5,42	100,0

*Считать, что CaF₂ полностью переходит в шлак.

В излагаемом расчете принимаем, что осадочное раскисление проводим силикомарганцем марки СМн 20, диффузионное раскисление осуществляем порошком ферросилиция марки ФС 75 и порошком кокса, а окончательное раскисление осуществляется алюминием, подаваемым на штангах в металл за 2-3 минуты до выпуска.

Используя выражение (32), определяем необходимое количество силикомарганца из расчета получения в готовом металле [Mn]_г.м.= 0,55. Вес металла G_мет условно принимаем равным весу металла в конце окислительного периода (таблица 10). Принимаем Mn_СМн= 70,0% (таблица 3), з_Mn= 97,0 (таблица 4).

Силикомарганец вносит в металл также и кремний, причем по практическим данным принимаем, что 30 % кремния силикомарганца расходуется на раскисление, а 70 % кремния используется для легирования металла, т.е. з_Si= 70 %.

Определяем содержание кремния в металле, внесенного полученным количеством силикомарганца, принимаем Si_CMn20 = 24 % (таблица 3):

Определяем количество феррохрома марки ФХ800, необходимого для легирования металла хромом из расчета получения в готовом металле [Cr]_г.м.=0,75%. Принимаем Cr_ФХ800 = 70,0 % (таблица 3), з_Сr = 98 % (таблица 4).

Феррохром вносит в металл некоторое количество кремния. Принимаем [Si]_ФХ800 1,8%, условно принимаем з_Si= 0,7.

Таким образом, силикомарганец и феррохром внесут в металл кремния [ Si]_мет. 0,09 0,014 0,103%.

Расход порошкообразного ферросилиция определяем, исходя из получения в готовом металле [Si]_г.м. 0,27%. При этом принимаем Si_ФС75 75% (таблица 3), 50%, т.е. 50% кремния ферросилиция расходуется на раскисление (диффузионное), а 50% кремния - на легирование металла.

По практическим данным расход кокса на раскисление шлака 1-2 кг на 1 т металла. Принимаем расход кокса (g_к) - 1,0 кг/т.

Таблица 11 Состав шлака восстановительного периода

Источники поступления	CaO	SiO2	FeO	MgO	CaF2	S	Al2O3	У
Предварительный состав шлака (таблица 11)	4,48	0,77	0,44	0,16	0,92	0,029	0,39	7,189
Восстановились из шлака (таблица 12)			0,39
Образовалось в шлаке (таблица 12)		0,104
Итого, кг	4,48	0,874	0,05	0,16	0,92	0,029	0,39	6,903
Состав, %	64,84	12,59	0,87	2,32	13,32	0,42	5,64	100,0

По практическим данным за 2-3 мин до выпуска в металл вводят алюминий в количестве 0,5-0,6 кг/т для среднеуглеродистых сталей и 0,7-0,8 кг/т при выплавке малоуглеродистых сталей.

В нашем случае принимаем расход алюминия (g_Al) равным 0,6 кг/т

4.8 Определение состава готового металла

При расчете шихтовки по углероду было определено, что ?С_В.П. = 0,086 %.

При окислении железа воздухом, проходящим через печь, имеет место реакция

2FeO₂2(FeO)

4.9 Определение расхода шихтовых материалов на выплавку 1 т стали

Металлический лом

=984,85 кг.

Кокс

=9,68 кг.

Ферромолибден

=3,34 кг.

Никель

=14,67 кг.

Известь

=70,40 кг.

Кварцит

=7,38 кг.

Таблица 12 Химический состав готового металла

Источник поступления						Элемент
	C	Si	Mn	Ni	Mo	P	Cu	Cr	S	Fe	У
Количество элементов в конце окислительного периода, кг (таблица 10) Внесено элементов ферросплавами, кг Удалено в восстановительный период, кг Итого, кг Состав, %	0,317 0,083 - 0,40 0,405	0 0,266 - 0,266 0,269	0,170 0,366 - 0,536 0,542	1,450 1,450 1,467	0,198 0,198 0,20	0,015 0,015 0,015	0,0017 0,0017 0,002	0,727 0,727 0,735	0,039 - 0,029 0,01 0,01	94,947 0,347 0,30 0,340 95,254 96,355	98,858 100,0

17

Шамот

=9,81 кг.

Плавиковый шпат

=9,81 кг.

Газообразный технический кислород

=17,51 кг.

Железная руда

=19,42 кг.

Силикомарганец

=5,46 кг.

Ферросилиций

=4,37 кг.

Феррохром

=10,72 кг.

Алюминий

=0,59 кг.



Список литературы

1.Работы выпускные квалификационные, проекты и работы курсовые. Стандарт предприятия СТО ТПУ 2.5.01-2006. - Томск: Изд-во ТПУ, 2006. - 60 с.

2.Крамаров А.Д. Производство стали в электропечах. Изд. 3-е. - М.: Металлургия, 1969. - 348 с.

3. Электрометаллургия стали и ферросплавов./ Под ред. Д.Я. Поволоцкого. М.: Металлургия, 1984. - 427с.

4. Еднерал Ф.П., Филиппов А.Ф. Расчеты по электрометаллургии стали и ферросплавов. М.: Металлургиздат, 1963. - 230 с.

5. Рысс И.Д. Производство ферросплавов. М.: Металлургия, 1985. - 332 с.

6. Морозов А.Н. Современное производство стали в дуговых печах. 1-е и 2-е изд. - М.: Металлургия, 1983, 1988. - 188 с.

7. Поволоцкий Д.Я., Гудим Ю.А. Выплавка легированной стали в дуговых печах. - М.: Металлургия, 1987. - 136 с.

Приложение

Химический состав ферросплавов

Наименование, марка			Содержание элемента, масс %				ГОСТ
	Si	C	Mn	Ti	V	W	Са	Сu	В	Mo	Al	Cr	P	S
													небо лее
Ферросилиций ФС 45	41-47	0,2	?1,0	-	-	-	-	-	-	-	?2,	?0,5	0,05	0,02	1415-93
Ферросилиций ФС 75	74-80	0,1	?0,4	-	-	-	-	-	-	-	?2	?0,3	0,05	0,02	1415-93
Ферромарганец низкоуглеродистый ФМн 80	? 2,0	?0,5	75-85	-	-	-	-	-	-	-	-	-	0,30	0,03	4755-91
Ферромарганец среднеуглеродистый ФМн 90	? 2	?1,5	85-95	-	-	-	-	-	-	-	-	-	0,35	0,03	4755-91
Ферромарганец высокоуглеродистый ФМн 75	? 2	?7,0	70-82	-	-	-	-	-	-	-	-	-	0,35	0,03	4755-91
Марганец металлический Мр 0	-	?0,1	?99,7	-	-	-	-	-	-	-	-	-	0,01	0,10	6008-90
СиликомарганецСМн 12	10-15	?3,5	?65,0	-	-	-	-	-	-	-	-	-	0,1-0,60	0,03	4756-91
СиликомарганецСМн 25	?25	?0,5	?60,0	-	-	-	-	-	-	-	-	-	0,05-0,25	0,03	4756-91
Феррохром безуглеродистый ФХ 006	?1,5	-	-	-	-	-	-	-	-	-	?65	0,03-0,06	0,03	4757-91
Феррохром низкоуглеродистый ФХ 025	? 2	?0,25	-	-	-	-	-	-	-	-	-	?65	0,03-0,06	0,03	4757-91
Феррохром среднеуглеродистый ФХ 200	? 2	?2,0	-	-	-	-	-	-	-	-	-	?65	0,04-0,06	0,04	4757-91
Феррохром высокоуглеродистый ФХ 800	? 2	?8,0	-	-	-	-	-	-	-	-	-	?65	0,04-0,06	0,06	4757-91
Ферробор ФБ 17	?3	?0,20		-	-	-	-	?0,1	17	-	?5	-	0,03	0,02	14848-69
Ферромолибден ФМо 55	? 1,5	?0,20	-	-	-	-	-	?1,0	-	?55	-	-	0,10	0,15	4759-91
Ферромолибден ФМо 60	? 0,8	?0,05	-	-	-	-	-	?0,5	-	?60	-	-	0,05	0,10	4759-91
Ферротитан ФТи70 С1	?1,0	?0,40	-	65-75	?3,0	-	-	?0,4	-	?2,5	<5	-	0,05	0,05	4761-91
ФерротитанФТи 30	?4,0	?0,20	-	28-37	?0,8	-	-	?0,4	-	?0,4	<8	-	0,04	0,03	4761-91
Феррованадий ФВд 50	? 2	? 0,6	? 5,0	-	48-60	-	-	-	-	-	-	-	0,07	0,03	27130-94
Ферровольфрам ФВ 70	? 0,8	? 0,5	? 0,5	-	-	?70	-	-	-	? 2,0	-	-	0,06	0,10	17293-93
Силикокальций СК 25	50-70	?0,50	-	-	-	-	?25	-	-	-	2,0	-	0,04	0,01	4762-71

Коэффициенты усвоения элементов

Наименование материала	Элемент	Коэффициент усвоения (з), %
Ферросилиций	Si	50,0
Ферромарганец	Mn	95,0
Силикомарганец	Si Mn	70,0 97,0
Феррохром	Cr	98,0
Ферромолибден	Mo	100,0
Феррованадий	V	95,0
Ферровольфрам	W	90,0
Ферротитан	Ti	50,0
Ферробор	В	50,0
Никель	Ni	100,0
Алюминий	Al	50,0
Кокс	C	60,0

Размещено на Allbest.ru

...