Проектирование выплавки стали 12Х1МФ

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки, молодёжи и спорта

Государственное высшее учебное заведение

Донецкий национальный технический университет

Курсовая работа

по предмету: Производство стали в конвертерах

на тему: Проектирование выплавки стали 12Х1МФ

г. Донецк-2013 год



Содержание

Исходные данные для расчёта

1. Расчёт матриалного баланса плавки

1.1 Состав металлошихты плавки

1.2Состав не металлической части шихты

1.3 Состав металла после окончания продувки (перед раскислением)

1.4.Расчёт количества удалённых примесей

1.5 Расход извести

1.6 Определение содержания оксидов железа в конечном шлаке

1.7 Определение ориентировочного количества шлака

1.8 Уточнение состава шлака

1.9 Уточнение выхода жидкого металла

1.10 Расчёт количества дутья

2. Раскисление и довододка металла по химическому



Исходные данные для расчёта

Расчёт ведётся на 100 кг

Таблица 1. - Исходные данные индивидуального задания

Химический состав чугуна, %	Температура чугуна, 0С	Марка стали	Тип футеровки	Тип рудного охладителя	Содержание лома в шихте, %
С	Si	Mn	S	P
4,2	0,8	0,9	0,035	0,15	1350	12Х1МФ	Смолодоломитовая	Железная руда	12,5

Таблица 2. - Химический состав металлического лома, %

Наименование материала	Содержание компонентов,%
	C	Si	Mn	S	P
Лом	0.14	0.3	0.65	0.01	0.01

Таблица 3 - Химический состав неметаллической части шихты и железной руды.

Наименование материала	Содержание компонентов,%
	CaO	SiO2	MgO	CaF2	MnO	Al2O3	S	Fe2O3	FeO
Известь	92	2	4,4	0	0	1,5	0,1	0	0
Огнеупоры	58	2	36	0	0	1,5	0	2,5	0
Плавиковый шпат	1	2	0	97	0	0	0	0	0
Миксерный шлак	23	37	10	0	5,4	10	0,6	6	8
Железная руда	1,0	9,6	0,2	0	0,9	1,1	0	80	7,2

Таблица 4 - Химический состав готовой стали марки 12Х1МФ

Наименование материала	C	Si	Mn	Mo	S	P	Cr	V
Предельные содержания	0.08 -0.15	0.17 - 0.37	0.4 - 0.7	0.25 - 0.35	до 0.025	до 0.03	0.9 - 1.2	0.15-0.3
Среднее значение	0.115	0.27	0.55	0.3	0.025	0.03	1.05	0.3



1. Расчёт матриалного баланса плавки

1.1 Состав металлошихты плавки

Определение среднего состав металлошихты

Таблица 5. Среднего состав металлошихты

Материал	Вносит в шихту, %
	С	Si	Mn	P	S
Чугун (87,5)	3,675	0,7	0,788	0,131	0,031
Металлолом (12,5)	0,018	0,038	0,081	0,001	0,001
Средний состав, %	3,693	0,738	0,869	0,132	0,032

Содержание углерода.

С_ч = 4,2 · 0,875 = 3,675%

С_л = 0,14 · 0,125 = 0,018%

Содержание кремния.

Si_ч = 0,3 · 0,125 = 0,7%

Si_л = 4,2 · 0,875 = 0,038%

Содержание марганца.

Mn_ч = 0,9 · 0,875 = 0,788%

Mn_л = 0,65 · 0,125 = 0,081%

Содержание серы.

S_ч = 0,035 · 0,875 = 0,031%

S_л = 0,01 · 0,125 = 0,001%

Содержание фосфора.

Р_ч = 0,15 · 0,875 = 0,131%

Р_л = 0,01 · 0,125 = 0,001%



1.2 Состав не металлической части шихты

Определим расход железной руды. Расход железорудных охладителей определяется из условий использования максимально возможного количества металлолома и шлакового режима плавки» Обычно расход железорудных охладителей обеспечивает возможность варьировать температурой после окончания продувки при выплавке разных марок

(1.1)

Количество миксерного шлака, попадающего с чугуном в конвертер, колеблется от 0,4 до 1,8% от веса чугуна. Принимаем 1,2:

(1.2)

Загрязнение, вносимое стальным скрапом (металлоломом) принимаем 0,8% от веса скрапа:

(1.3)

Футеровка кислородных конвертеров бывает смолодоломитовая, смоломагнезитовая, смоломагнезитодоломитовая.

Для расчета принимаем смолодоломитовую футеровку (СД). При стойкости футеровки до 6000-7000 плавок расход СД кирпича составляет 0,24-0,28 кг/т стали. Принимаем, что переход в шлак 0,024 кг/100кг.

Для ускорения шлакообразования применяется плавиковый шпат в количестве 2-5 кг/т, т.е. примерно 0,2-0,5кг/100кг мет. шихты. Расход плавикового шпата увеличивается с увеличением содержания углерода в стали после продувки, снижением содержания марганца в чугуне и т.д. Принимаем расход плавикового шпата 0,2кг/100кг,



1.3 Состав металла после окончания продувки (перед раскислением)

Содержание углерода. Исходя из содержания углерода в стали 10ХСНД до 0,12, принимаем [%C]_п.пр = 0,1%.

Содержание кремния прнимае [%Si]_п.пр = 0, т.к. кремний практически полностью окисляется в первые минуты.

Содержание марганца зависит от температурного режима плавки, содержания марганца в чугуне, основности и окисленности шлака, содержания углерода в металле.

Содержание марганца в металле после окончания продувки, при основности шлака В=(CaO/SiO₂) - 3,0-3,5 принимаем из таблицы 6.

Таблицы 6. Содержание марганца в металле после продувки.

	Содержание [Mn] в чугуне, %	Содержание углерода в металле перед раскислением, %.
		0,05	0,1	0,15	0,20	>0,20
Содержание [Mn] после продувки, %	0,6	0,04	0,09	0,13	0,16	0,20
	0,7-0,9	0,07	0,16	0,20	0,25	0,28
	1,0-1,2	0,10	0,22	0,26	0,32	0,36

При [%C]_п.пр = 0,1% принимаем [%Mn]_п.пр= 0,16.

Содержание серы. В кислородно-конвертерном процессе степень десульфурации составляет 30-50%, а коэффициент распределения серы колеблется от 5 до 40. Для нашего случая принимает = 40%, тогда:

(1.4)

Содержание фосфора.

Содержание фосфора является сложной функцией температуры, химического состава и физических свойств шлака, окисленности и содержания углерода в металле. При переделе чугунов с содержанием фосфора 0,10-0,20% среднее содержание фосфора в металле после продувки составляет:

[С]0,040,080,120,160,20

[Р]0,0090,0110,0140,0200,028

При [%C] _п.пр = 0,1% содержание [%P] _п.пр = 0,013%

Таким образом, после продувки полупродукт имеет следующий химический состав,%:

С	Si	Mn	P	S
0,1	0	0,16	0,013	0,019

Принимаем ориентировочный выход жидкой стали 92%, т.е. 92кг/100кг металлошихты.

1.4.Расчёт количества удалённых примесей

Таблица 7. Количество удалённых примесей

Примеси	С	Si	Mn	P	S
Начальное содержание в металлошихте, кг	3,693	0,738	0,869	0,132	0,032
Остаётся в металле, кг	0,092	0	0,147	0,012	0,017
Удаляется примесей, кг	3,601	0,738	0,722	0,120	0,015
Всего удаляется примесей,кг	5,196 кг

Количество оставшихся в метле примесей с учётом годного металла считается следующим образом:

[C] = 0,1 · 92 / 100 = 0,092

[Si] = 0 · 92 / 100 = 0

[Mn] = 0,16 · 92 / 100 = 0,147

[P] = 0,013 · 92 / 100 = 0,012

[S] = 0,019 · 92 / 100 = 0,017



1.5 Расход извести

Флюсующая способность извести находиться по формуле:

кг (1.5)

Количество оксидов кальция и диоксидов кремния, которое вноситься всеми шихтовыми материалами:

Таблица 8. Расчёт вносимых SiO₂ и CaO

Источники	Расход на 100 кг метю шихты.	Вноситься, кг
		SiO2	CaO
1. Окисление металличесой шихты	0,738	0,738 · 60/28 = 1,581
2. Железная руда	0,7	0,7 · 9,6/100 = 0,067	0,7 ·1/100 = 0,007
3. Плавиковый шпат	0,2	0,2 · 2/100 = 0,004	0,2 · 1/100 = 0,002
4. Футеровка	0,024	0,024 · 2/100 ~ 0	0,024 · 58/100 = 0,014
5. Миксерный шлак	1,05	1,05 · 37/100 = 0,389	1,05 · 23/100 = 0,242
6.Загрязнённость стального лома	0,1	0,1 · 68/100 = 0,068	0,1 · 0,3/100 ~ 0
Суммарное количество		УSiO2 = 2,109	УСaO = 0,265

Для получения заданной основности конечного шлака В = 3 необходимо СаО:

М'_CaO = УSiO₂ · В = 2,109 · 3 = 6,327 кг(1,6)

С учетом СаО, вносимой шихтовыми материалами и футеровкой:

М''_CaO = 6,327 - 0,265 = 6,062 кг(1.7)

Степень усвоения извести в конечном шлаке колеблется от 75 до 95% и зависит от качества извести, содержания FеO в шлаке и ряда других факторов. Принимаем степень усвоения - 90%.



С учетом флюсующей способности извести и степени ее усвоения, общий расход извести составит:

кг (1.8)

1.6 Определение содержания оксидов железа в конечном шлаке

Содержание окислов железа в конечном шлаке определяется заданной основностью шлака при известном содержании углерода в металле после окончания продувки и зависит от качества извести, дутьевого режима, соотношения геометрических размеров конвертера и режима присадки флюсов.

По данным Дон Дзе при продувке 3 сопловой фурмой наблюдается следующая зависимость содержания Fe_общ % от содержания углерода:

%С 0,04 0,08 0,12 0,16 0,20

Fe_общ %21-3516-2612-1911-1510-13

С увеличением основности шлака возрастает содержание следующим образом: плавка сталь раскисление легирование

В2,03,04,0

Fe_общ %6,010,013,0

Исходя из принятой основности шлака В = 3 и содержания углерода в металл [C] на уровне 0,092 % принимаем Fe_общ % = 16%, следовательно:

(%Fe_общ) = (%FeO)_к •56/72 + (%Fe₂O₃)_к•112/160(1.9)

Принимаем (%FeO)_к/(%Fe₂O₃)_к = 2,3, тогда FeO = 2,3 Fe₂O₃, значит:

16 = 2,3 (%Fe₂O₃)_к 0,78 + (%Fe₂O₃)_к 0,70;

16 = 2,494(%Fe₂O₃)_к;

(%Fe₂O₃)_к = 16/2,494 = 6,415

(%FeO)_к = 6, 415 • 2,3 = 14,755



1.7 Определение ориентировочного количества шлака

Количество шлакообразующих оксидов, кроме оксида железа рассчитывается в таблице 9.

Таблица 9. Расчёт количества шлакообразующих окислов

Источник	Вноситься окислов, кг
Из металлошихты
Окисление Si в SiO2	0,738 • 60/28 = 1,581
Окисление Mn в MnO	0,722 • 71/55 = 0,932
Окисление Р в Р2О5	0,120 • 142/62 = 0,275
Из руды (0,7кг)	0,7 • 12,8/100 = 0,090
Из миксерного шлака (1,05кг)	1,05 • 86/100 = 0,903
Из плавикового шпата (0,2 кг)	0,2 • 100/100 = 0,2
Из футеровки (0,024кг)	0,024 • 97,5/100 = 0,023
Из загрязнения скрапа (0,1 кг)	0,1 • 97/100 = 0,097
Из извести (7,832 кг)	7,832 • 99/100 = 7,754
Всего	УМок = 11,855

Количество шлака с учёт оксидов железа

(1.10)

1.8 Уточнение состава шлака

Определение требуемого количества кислорода для окисления примесей металлошихты и образующихся оксидов в таблице 9.



Таблица 9. Расчет количества образующихся окислов и потребного количества кислорода

Образующийся оксид	Количество окисляющихся примесей, кг	Требуется кислорода, кг	Образуется оксидов, кг
СО	3,241	3,241 · 16/12 = 4,321	3,241 + 4,321 = 7,562
СО2	0,360	0,360 · 32/12 = 0,960	0,360 + 0,960 = 1,320
SiO2	0,738	0,738 · 32/28 = 0,834	0,738 + 0,834 = 1,581
MnO	0,722	0,722 · 16/55 = 0,210	0,722 + 0,210 = 0,932
P2O5	0,120	0,120 · 80/62 = 0,155	0,120 +0,185 = 0,275
Итого	=6,51

Принимаем, что при окисление углерода образуется 90% СО и 10% СО_2.

Количество шлакообразующих переходящих в шлак из прочих компонентов, кроме оксидов железа:

а) Из руды

m(SiO₂) = 0,7 • 9,6/100 = 0,0672 кг

m(CaO) = 0,7 • 1/100 = 0,0007 кг

m(MgO) = 0,7 • 0,2/100 = 0,0014 кг

m(MnO) = 0,7 • 0,9/100 = 0,0063 кг

m(Al₂O₃) = 0,7 • 1,1/100 = 0,0077 кг

б) Из извести, с учётом коэффициента её усвоения 0,9:

m(SiO₂) = 7,832 • 0,9 • 2/100 = 0,14098 кг

m(CaO) = 7,832 • 0,9 • 92/100 = 6,4849 кг

m(MgO) = 7,832 • 0,9 • 4,4/100 = 0,3102 кг

m(Al₂O₃) = 7,832 • 0,9 • 1,5/100 = 0,10573 кг

m(S) = 7,832 • 0,9 • 0,1/100 = 0,00705 кг

в) Из плавикового шпата, кг:

m(SiO₂) = 0,2• 2/100 = 0,004 кг

m(CaO) = 0,2 • 1/100 = 0,002 кг

m(СаF₂) = 0,2 • 97/100 = 0,194 кг

г) Из миксерного шлака, кг:

m(SiO₂) = 1,05 • 37/100 = 0,3885 кг

m(CaO) = 1,05 • 23/100 = 0,2415 кг

m(MgO) = 1,05 • 10/100 = 0,105 кг

m(MnO) = 1,05 • 5,4/100 = 0,0567 кг

m(Al₂O₃) = 1,05 • 10/100 = 0,105 кг

m(S) = 1,05 • 0,6/100 = 0,0063 кг

д) Из футеровки, кг:

m(SiO₂) = 0,024 • 2/100 = 0,0005 кг

m(CaO) = 0,024 • 58/100 = 0,01392 кг

m(MgO) = 0,024 • 36/100 = 0,0086 кг

m(Al₂O₃) = 0,024 • 1,5/100 = 0,00036 кг

е) Загрязнение лома, кг:

m(SiO₂) = 0,1 • 68/100 = 0,068 кг

m(CaO) = 0,01 • 3/100 = 0,003 кг

m(MgO) = 0,01 • 2/100 = 0,002кг

m(Al₂O₃) = 0,01 • 24/100 = 0,024 кг

Таблица 11. Количество оксидов. переходящих в шлак из разных компонентов

	CaO	SiO2	MgO	CaF2	Mn	Al	S	P2O5
Известь	6,485	0,141	0,310	0,000	0,000	0,106	0,007	0,000
Огнеупоры	0,0139	0,0005	0,0086	0	0	0,00036	0	0
Плавиковый шпат	0,002	0,004	0	0,194	0	0	0	0
Миксерный шлак	0,2415	0,3885	0,105	0	0,0567	0,105	0,0063	0
Железная руда	0,007	0,0672	0,0014	0	0,0063	0,0077	0	0
Загрязнённость лома	0,003	0,068	0,002	0	0	0,024	0	0
Металлошихта	0	1,581	0	0	0,932	0	0,015	0,275
Суммарное содержание компонента в шлаке	6,752	2,250	0,427	0,194	0,995	0,243	0,028	0,275



По данным многочисленных исследований, около 10% серы удаляется в газовую фазу и кислородно-конвертерном процессе, т.е. в шлаке остаётся серы: m(S) = 0,028 - 0,028 • 0,1 = 0,025кг(1.11)

Найдём сумму оксидов шлака неметаллической части шихты:

М_окс = m(SiO₂) + m(CaO) + m(MgO) + m(MnO) + m(Al₂O₃) + m(S) + m(СаF₂) + m(P₂O₅)= 6,752+2,250+0,427+0,194+0,995+0,243+0,025+0,275 = 11,161

Уточнение количества шлака с учётом окислов железа:

(1.12)

Найдём средний химический состав шлака в%

%(CaO) = 6,752• 100/14,160 = 47,69%

%(SiO₂) = 2,250• 100/14,160 = 15,89%

%(MgO) = 0, 427 • 100/14,160 = 3,08%

%(Al₂O₃) = 0,243 • 100/14,160= 1,71%

%(MnO) = 0,995 • 100/14,160= 7,03%

%(S) = 0,025 • 100/14,160= 0,18%

%(СаF₂) = 0,194 • 100/14,160= 1,37%

%(P₂O₅) = 0,275 • 100/14,160= 1,94%

Тогда получаем шлак следующего химического состава, %:

CaO	SiO2	MgO	CaF2	Mn	Al	S	P2O5	Fe2O3	FeO	У
47,69	15,89	3,02	1,37	7,03	1,71	0,18	1,94	6,42	14,76	100

Фактическая основность шлака составит: В = %(CaO)/ %(SiO₂) = 47,69/15,89 = 3(1.13)

Коэффициент распределения серы

з_S = (%S)/[%S] = 0,18/0,015 = 12(1.14)



1.9 Уточнение выхода жидкого металла

Количество оксидов железа, поступающих с металлошихтой, рассчитано в таблице 12.

Таблица 12. Оксиды железа металлошиты

Источники	Расход на 100 кг метю шихты.	Вноситься, кг
		Fe2O3	FeO
Железная руда	0,7	0,7 · 80/100 = 0,56	0,7 · 7,2/100 = 0,05
Миксерный шлак	1,05	1,05 · 6/100 = 0,063	1,05 ·8/100 = 0,084
Футеровка	0,024	0,024 · 2,5/100 = 0,001
Окалина скрапа	0,15	0,15 · 69/100 = 0,104	0,15 ·31/100 = 0,047
Сумма		У Fe2O3 = 0,728	УFeO = 0,181

Оксидами железа шихты вноситься железа, кг:

М_{вос. Fe} = УFeO •56/72 + У Fe₂O₃•112/160 = 0,728 · 0,7 + 0,181 · 0,78 = 0,651(1.15)

При восстановлении оксидов железа освобождается кислорода из Fe₂O₃:

У Fe₂O₃ - УFe₂O₃ • 112/160 = 0,728 - 0,510 = 0,218(1.16)

При восстановлении оксидов железа освобождается кислорода из FeO:

У FeO - УFeO • 56/72 = 0,181 - 0,141 = 0,040(1.17)

Суммарное количество освободившегося кислорода соответственно составит 0,258кг

Масса оксидов железа в шлаке составит

(1.18)

(1.19)

Для образования такого количества оксидов железа окисляется железо металлошихты в следующем количестве:

а) на образование Fe₂O₃

(1.20)

б) на образование FeO

(1.21)

Для этого используется кислорода:

(1.22)

Согласно опытным данным, потери железа с дымом составляют 1,0-1,8 % от веса металлошихты (принимаем 1,5), для окисления испарившегося железа до Fe₂O₃ расходуется кислорода:

кг(1.23)

При это получается Fe₂O₃:

1,5 + 0,643 = 2,143(1.24)

Потери железа с выбросами измеряются от нуля до 3% и более, однако при отработанной технологии и достаточном удельном объеме конвертера эти потери можно принимать я пределах 0 - 0,5% [7] . Принимаем 0,5%.

Потери железа в виде корольков в конечном шлаке зависит от количества и его вязкости.

Для определения потерь в виде корольков можно пользоваться зависимостью количества корольков в шлаке от содержания углерода в металле после продувки.

Содержание [C], %	0,06-0,11	0,12-0,017	0,18-0,23
Количество корольков в шлаке, % от веса шлака	2,2	5,3	7,7

Для расчёта принимаем 2,2

кг(1.25)

Выход жидкого металла в конце продувки составит:

кг (1.26)

Так же необходимо учесть, что заданная марка стали 10ХСНД должна содержать в своём составе медь. Cu 0.4 - 0.6% и никель Ni 0.5 - 0.8%. Берём верхний предел, так как по мере дальнейшего ввода в расплав ферросплава масса расплава будет увеличиваться, а концентрация меди и никель будет уменьшаться.

Так как эти примеси не окисляемые, то они полностью усваивается расплавом, соответственно необходимо выполнить следующую их завалку (принимаем, что вводятся чистые металлы):

м[Cu] = 0,6 · 90,65/100= 0,544

м[Ni] = 0,8 · 90,65/100= 0,725

Масса жидкого металла в конце продувки составит

М_спл = 90,65 + 0,453 + 0,589 = 91,919



1.10 Расчёт количества дутья

Основные статьи расхода кислорода:

а) на окисление примесей металлошихты кг

б) на окисление железа в шлак

в) на окисление испарившегося железа

Итого

Приход кислорода:

восстановление железа шихты и футеровки

Количество дутья, необходимое при степени усвоения 97% состави:

(1.27)

Количество дутья, необходимое при его чистоте 99% составит

М_дутья = 7,85 · 100/99 = 7,93 кг или V_дутья = 7,93 · 22,4/32 = 5,51 нм³

Рассчитаем количество и состав отходящих конвертерных газов:

1. СО₂ от окисления С металлошихты М_СО2 = 1,320 кг или

V_СО2 = 1,320 · 22,4/44 = 0,672 нм³

2. СО от окисления С металлошихты М_СО = 7,562 кг или

V_СО2 = 7,562 · 22,4/28 = 6,05 нм³

3. N₂ из дутья М_N2 = 7,93 · 0,01 = 0,0793кг

V_N2 = 0,0793 · 22,4/28 = 0,0634 нм³

4. Неусвоенный кислород из дутья М_О2 = 7,93 · 3/100 = 0,2379 кг

V_О2 = 0,2379 · 22,4/32 = 0,1665 нм³

Таблица 13. Количество и состав конвертерных газов.

Состав	кг	нм3	%
			по весу	по объему
СО2	1,320	0,672	14,35	9,67
СО	7,562	6,05	82,20	87,03
N2	0,0793	0,0634	0,86	0,91
О2	0,2379	0,1665	2,59	2,40
Итого	9,1992	6,9519	100	100

Таблица 14.материальный баланс конвертерной плавки.

Поступило	Получено
Материал	кг	%	Материал	кг	%
Чугун	87,5	73,53	Сталь	91,919	77,24
Стальной лом	12,5	10,50	Шлак	14,16	11,90
Руда	0,7	0,59	Газы	9,199	7,73
Никель	0,725	0,61	Fe2O3 дыма	2,143	1,80
Медь	0,5443	0,46	Выбросы	0,5	0,42
Миксерный шлак	1,05	0,88	Корольки в шлаке	0,311	0,26
Плавиковый шпат	0,2	0,17	Невязка	0,773	0,65
Известь	7,832	6,58
Футеровка	0,024	0,02
Дутьё	7,93	6,66
Итого	119,005	100,00		118,232	100,00

Невязка:

В расчётах материального баланса допускается невязка приходной и выходной частей до 0,75



2. Раскисление и довододка металла по химическому

Заключительной операцией процесса выплавки стали является ее раскисление и легирование.

Раскислением называют снижение содержания кислорода в металле или перевод его в менее вредное состояние. Эта операция является обязательной при выплавке всех марок сталей.

Раскисление спокойной стали проводят наиболее полно, что достигается введением в металл трех элементов - марганца, кремния и алюминия. Расход марганца и кремния выбирается так, чтобы остаточное содержание этих элементов в металле после раскисления находилось в пределах, установленных для выплавляемой стали. Расход алюминия следует выбирать по данным табл. 15.

Таблица 15 - Расход алюминия на раскисление стали

Показатель	Содержание углерода перед раскислением, %
	0,05 - 0,12	0,12 - 0,50
Расход алюминия, кг/т	0,8 - 1,0	0,3 - 0,4

Практикой выработался определенный режим введения раскислителей в ковш, обеспечивающий наиболее полное их усвоение. Требования к введению раскислителей в ковш сводятся к следующим основным положениям.

Во-первых, наиболее полное растворение раскисляющих добавок в металл происходит в том случае, если они вводятся в металл равномерно или небольшими порциями в период, когда количество металла в ковше возрастает от 20 до 50%.

Во-вторых, сначала в металл вводится марганец, имеющий относительно невысокое сродство к кислороду, затем кремний и в последнюю очередь алюминий, являющийся наиболее сильным раскислителем. Такая последовательность введения обеспечивает наиболее полное использование раскисляющей способности добавок.

В-третьих, при расчете расхода ферросплавов для раскисления и легирования необходимо учитывать остаточное содержание в металле после продувки тех элементов, которые вносятся ферросплавами и их угар.

Поскольку выплавляется сталь марки Ст35сп, то ее раскисление будем вести в ковше ферромарганцем, ферросилицием и алюминием, составы которых приведены в табл. 16.

Таблица 16 - Химический состав применяемых раскислителей

Материал - раскислитель	Химический состав, %
	C	Mn	Si	P	S
Ферромарганец ФМн80	0,1	80,0	2,0	0,3	0,03
Ферросилиций ФС75	-	0,3	75,0	0,05	0,03
Алюминий А5*	0	0,03	0,3	0	0

^* - содержание алюминия 99,5 %.

Расход ферросплава определяем по формуле 2.1:

(2.1)

где G_Ф - расход ферросплава, кг;

[E]_С - среднее содержание элемента (марганца или кремния) в заданной марке стали, %;

[E]_М - остаточное содержание элемента в металле в конце продувки, %;

[E]_Ф - содержание элемента в ферросплаве, %;

Ue - угар элемента при раскислении, % (табл. 17).



Таблица 3.3 - Угар ведущего элемента при раскислении стали в ковше

Ведущий элемент ферросплава	Угар элемента ферросплава при содержании углерода в металле в конце продувки, %
	менее 0,10	0,10-0,25	более 0,25
Марганец	25-35	20-30	15-20
Кремний	30-40	25-35	20-25

Определим расход ферромарганца.

Известно: М_спл = 91,919 кг; [Mn]_М = 0,147 %; [Mn]_Ф = 75,0%. Принимаем: [Mn]_С = 0,65% (см. табл. 4); U_Mn = 25% (табл. 3.3).

Тогда

При раскислении ферромарганцем масса жидкой стали увеличивается. Это увеличение необходимо учитывать при расчете расхода ферросилиция. Увеличение массы металла почти в точности равно массе ферромарганца, так как частичный угар марганца компенсируется поступлением в металл примерно такого же количества железа из шлака.

Определим расход ферросилиция.

Известно: М_спл = 91,919 кг; [Si]_М = 0,0 кг; [Si]_ФС = 75,0%. Принимаем: [Si]_С = 0,95% ; U_Si = 30%

Тогда

Расчитеам примеси, вносимые ферросплавами

Углерод:

С_ФМн = 0,822 ·0,1/100 0,75 = 0,0006 ~ 0кг

Кремний:

Si_ФМн = 0,822 ·0,1/100 0,75 = 0,0006 кг

Si_ФC = 1,663 ·75/100 0,70 = 0,881 кг

УSi_Фспл = 0,882 кг

Марганец:

Mn_ФМн = 0,822 ·80/100 0,75 = 0,493 кг

Mn_ФC = 1,663 ·0,3/100 0,70 = 0,003 кг

УMn_Фспл = 0,496 кг

Сера:

S_ФМн = 0,822 ·0,03/100 0,75 ~ 0 кг

S_ФC = 1,663 ·0,03/100 0,70 ~ 0 кг

УS_Фспл = 0 кг

Фосфор:

Р_ФМн = 0,822 ·0,3/100 0,75 ~ 0 кг

Р_ФC = 1,663 ·0,05/100 0,70 ~ кг

УР_Фспл = 0,003 кг

Железо:

Fe_ФМн = 0,822 ·17,57/100 0,75 = 0,108 кг

Fe_ФC = 1,663 ·24,62/100 0,70 = 0,286 кг

УFe_Фспл = 0,392 кг

Суммарное количество примесей усвоенных расплавом составит:

УM_Фспл = УSi_Фспл + УMn_Фспл + УS_Фспл + УС_Фспл + УР_Фспл + УFe_Фспл =

= 0,882 + 0,496 + 0,392 = 1,77 кг

Суммарный вес годного железа составит:

M_раск = М_спл + УM_Фспл = 91,919 + 1,77 = 93,689 кг

Найдём массу каждого из основных компонентов расплава после раскисления :

М_C = 0,092 + 0 = 0,92 кг

М_Si = 0 + 0,882 = 0,882 кг

М_Mn = 0,147 + 0,496 = 0,643кг

М_P = 0,012 + 0 = 0,012 кг

М_S = 0,015 + 0 = 0,015кг

Расход алюминия на раскисление выбираем с учетом практических данных в зависимости от содержания углерода перед раскислением.

Поскольку [C] = 0,10%, то принимаем расход алюминия марки А5 - 0,95 кг/т стали. При этом поступлением кремния и марганца в металл при введении алюминия пренебрегаем из-за незначительного содержания этих элементов.

Дальнейшая обработка расплава производиться на установке ковш-печь. В процессе обработки выполняется доводка металла по химическому составу, его усреднение, а так же корректировка температуры.

Единственным компонентом, который ещё не был введен, является хром. Его присадку будем осуществлять ФХ001А, который имеет след хим. состав, %:

Материал - раскислитель	Химический состав, %
	Si	S	P	Cr
Ферромарганец ФМн80	до 0.8	до 0.02	до 0.02	min 68

Угар принимаем равный 20%.

Расчитеам примеси, вносимые феррохромом:

Si_ФХ = 1,172 ·0,8/100 ·0,8 = 0,008 кг

S_ФХ = 1,172 ·0,02/100 ·0,8 ~ 0 кг

Р_ФХ = 1,172 ·0,02/100 ·0,8 ~ 0 кг

Cr_ФХ = 1,172 ·68/100 ·0,8 = 0,638 кг

Fe_ФХ = 1,172 ·31,16/100 ·0,8 = 0,292 кг

УM_ФХ = 0,008 + 0,638 + 0,292 = 0,938

Конечная масса металла составит:

М = 93,689 + 0,938 = 94,627 кг

Выполним проверку химического состава:

1. Углерод:

%[C] = 0,092 · 100/94,627 = 0,097%

0,097% ? 0,12% удовлетворяет химическому составу стали 10ХСНД

2. Кремний

%[Si] = 0,89 · 100/94,627 = 0,94%

0,8 ? 0,94% ? 0,12 удовлетворяет химическому составу стали 10ХСНД

3. Марганец

%[Mn] = 0,643 · 100/94,627 = 0,68%

0,5 ? 0,68% ? 0,8 удовлетворяет химическому составу стали 10ХСНД

4. Никель

%[Ni] = 0,725· 100/94,627 = 0,77%

0,5 ? 0,77% ? 0,8 удовлетворяет химическому составу стали 10ХСНД

5. Сера

%[S] = 0,015 · 100/94,627 = 0,016%

0,016% ? 0,04 удовлетворяет химическому составу стали 10ХСНД

6. Фосфор

%[Р] = 0,012 · 100/94,627 = 0,013%

0,013% ? 0,035 удовлетворяет химическому составу стали 10ХСНД

7.Хром

%[Cr] = 0,638 · 100/94,627 = 0,674%

0,6 ? 0,674% ? 0,9 удовлетворяет химическому составу стали 10ХСНД

8.Медь

%[Cu] = 0,544 · 100/94,627 = 0,574%

0,4 ? 0,574% ? 0,6 удовлетворяет химическому составу стали 10ХСНД

Полученная сталь полностью удовлетворяет химическому составу марки 10ХСНД, и может быть использована в дальнейших переделах.

Размещено на Allbest.ru

...