Введение
Исходные данные
. Расчет материального баланса плавки
. Расчет раскисления и легирования
Расчет раскисления стали
Расчет легирования стали
. Расчет теплового баланса плавки
. Технология плавки
. Шлаковый режим
Список использованной литературы
Введение
Кислородно-конверторный процесс - это выплавка стали из жидкого чугуна с добавкой металлолома в агрегате с основной футеровкой и продувкой технически чистым кислородом сверху через водоохлаждаемую фурму.
Первые опыты по продувке сверху были проведены в 1933 г. инженером Мозговым Н.И., затем велись обширные исследования по разработке и освоению технологии нового процесса.
В промышленном масштабе процесс был впервые осуществлен в 1952-53 годах в Австрии. За короткий срок кислородно-конверторный процесс получил широкое распространение во всех странах. Если в 1940 году доля кислородно-конверторной стали, составляла лишь 4% мирового производства, то в 1970 г. - 40,9 %,в 1980 -около 65%. В СССР этот процесс начал функционировать с 1956 года.
Кислородно-конверторный процесс обладает рядом преимуществ по сравнению с мартеновским и электросталеплавильным. Основные из них следующие:
более высокая производительность одного работающего сталеплавильного агрегата (часовая производительность мартеновских и электродуговых печей не превышает 100 т/ч, а у конверторов достигает 400-800 т/ч);
более низкие капитальные затраты, что объясняется простотой устройства конвертора;
меньшие расходы по переделу, в число которых входит стоимость электроэнергии, топлива, огнеупоров, сменного оборудования, зарплаты и др.;
процесс более удобен для автоматизации управления ходом плавки;
благодаря четкому ритму выпуска плавок работа конверторов легко сочетается с непрерывной разливкой.
Кроме того, по сравнению с мартеновским производством конверторное характеризуется лучшими условиями труда и меньшим загрязнением окружающей природной среды.
Благодаря продувке чистым кислородом сталь содержит 0,002-0,005% азота, т.е. не больше, чем мартеновская. Тепла, которое выделяется при окислении составляющих чугуна,с избытком хватает для нагрева стали до температуры выпуска. Имеющийся всегда избыток тепла позволяет перерабатывать в конверторе до 20-25% скрапа, что значительно снижает себестоимость стали.
За рубежом кислородно-конверторный процесс получил название LD-процесс.
Исходные данные
Расчет материального баланса ведется на 100 кг металлической шихты (чугун + скрап).
В плавке применяются следующие шлакообразующие материалы (см. Таблицы 2):
Таблица 1 - Состав шлакообразующих материалов, в %;
| Наименование материала | SiO2 | CaO | MgO | Al2O3 | Fe2O3 | Cr2O3 | H2O | CO2 | CaF2 |
| Известь | 2,0 | 86,0 | 2,0 | 2,0 | - | - | 2,0 | 6,0 | - |
| Плавиковый шпат | 3,0 | 3,5 | - | 1,0 | - | - | - | 6,0 | 86,5 |
| Футеровка | 5,0 | 2,0 | 70,0 | 3,0 | 8,0 | 12,0 | - | - |
Таблица 2 - Химический состав стали 45ХН (ГОСТ 4543 - 71)
| C | Si | Mn | Cr | Ni | P | S | Cu |
| не более | |||||||
| 0,41-0,49 | 0,17-0,37 | 0,50-0,80 | 0,45-0,75 | 1,0-1,4 | 0,035 | 0,035 | 0,30 |
В расчетах рекомендуется принять:
1. Химический состав металла после продувки перед раскислением:
- содержание углерода - нижнее значение заданной марки стали [С]=0.41%, так как углерод дополнительно поступает с некоторыми ферросплавами;
содержание марганца -25% от исходной концентрации в чугуне;
- содержание фосфора и серы по 0,025 каждого.
2. Расход футеровки -0,3% от массы садки.
3. Технический кислород содержит 99,5% О2 и 0,5% N2
4. Расход плавикового шпата -0,3 кг.
5. Потери металла:
- с корольками -0.5 кг;
- с выбросами -1,0 кг.
1. Расчет материального баланса плавки
В расчете принято количество чугуна в шихте 75%,скрапа 25% согласно заданию. Правильность данного соотношения будет проверена составлением теплового баланса плавки. В случае необходимости нужно будет дать рекомендации по корректировке теплового режима процесса.
Определяем средний состав шихты при условии передела заданного количества чугуна и скрапа в шихте и количество примесей, окислившихся к концу продувки металла:
Таблица 3
| С | Si | Mn | P | S | |
| Чугун вносит | 2,85 | 0,825 | 0,375 | 0,225 | 0,017 |
| Скрап вносит | 0,063 | 0,025 | 0,075 | 0,012 | 0,011 |
| Средний состав | 2,913 | 0,85 | 0,45 | 0,237 | 0,028 |
| Сталь перед раскислением | 0,41 | - | 0,125 | 0,020 | 0,020 |
Таблица 4 Удаляется примесей из ванны на 100 кг шихты, кг
| С | 2,913 - 0.41·0,9 = 2,544 |
| Si | 0,85 |
| Mn | 0,45 - 0.125·0,9 = 0,337 |
| P | 0.237 - 0,02·0,9 = 0.22 |
| S | 0,028 - 0,02·0,9 = 0.01 |
| Fe в дым | 1,500 |
| Угар примесей | 5,461 |
где 0,9 - выход стали.
Примем, что при продувке ванны кислородом 10% серы выгорает до SO2,
т.е. окисляется 0,001 кг серы. В шлак переходит 0.01-0,001=0,009 кг серы.
Расход кислорода на окисление примесей составит при окислении 10% углерода до СО2 и 90% углерода до СО:
Таблица 5
| Расход кислорода, кг | Масса оксида, кг | |
 0.254∙32:12 =0.677СО2 = 0,931
| ||
 2.290∙16:12 =3.053СО = 5,342
| ||
 0.85∙32:28 =0.971SiO2 = 1.821
| ||
 0.337∙16:55 =0.098MnO = 0.435
| ||
 0.22∙80:62 =0.284P2O5 = 0.504
| ||
 0.001∙32:32 =0.001SO2 = 0.002
| ||
 1,500∙48:112 =0,643Fe2O3 (в дым) = 2,143
| ||
| ∑=5,727 | ∑=11.178 |
Таблица 6- Состав ферросплавов, %
| Наименование ферросплава | Марка | Содержание элементов,% | |||||||
| C | Mn | Si | P | S | Cr | Ni | Fe | ||
| 1.Ферромарганец среднеуглеродистый | ФМн1,0 | 1,0 | 85,0 | 2,0 | 0,30 | 0,03 | - | - | - |
| 2.Ферросилиций | ФС65 | - | 0,4 | 65,0 | 0,05 | 0,03 | - | - | 34,52 |
| 3.Феррохром среднеуглеродистый | ФХ200 | 2,0 | - | 2,0 | 0,03 | 0,03 | 65,0 | - | - |
Режим дутья в кислородном конверторе.
Расход кислорода известен.
Расход извести определяем по балансу СаО и SiO2 в шлаке для получения основности 3,2. Расход плавикового шпата принимаем 0,3 кг. Расход извести обозначим через у, кг.
Количество СаО в конечном шлаке, кг, поступающего из:
Футеровки 0,3∙0,02 =0,006
плавикового шпата 0,3∙0,035=0,0105
Извести 0,86у
,0117+0,86у
Количество SiO2 в конечном шлаке, кг, поступающего из:
металлич. шихты =1.821
футеровки 0,3∙0,05=0,015
плавикового шпата 0,3∙0,03=0,009
извести 0,02у
+0,02у
Вместо СаО и SiO2 подставим их значения и определим расход извести:
, откуда у = 7,396 кг.
Таблица 7 - Составляющие шлака, кг
| Источники | SiO2 | CaO | MgO | Al2O3 | Cr2O3 | MnO | S | P2O5 | Fe2O3 |
| Металлическая шихта | 1.821 | - | - | - | - | 0.435 | 0.009 | 0.504 | - |
| Футеровка | 0.015 | 0,006 | 0,210 | 0,009 | 0,036 | - | 0,024 | ||
| Плавиковый шпат | 0,009 | 0,011 | - | 0,003 | - | - | |||
| Известь | 0.148 | 6,360 | 0,148 | 0.148 | - | - | |||
| ИТОГО | 1.993 | 6,377 | 0.358 | 0.16 | 0.036 | 0.435 | 0.009 | 0.504 | 0,024 |
Допускаем, что содержание оксидов железа в шлаке будет:13% FeO и 4% Fe2O3. Тогда масса оксидов шлака без FeO и Fe2O3 составит 83%,а масса шлака без оксидов железа будет 10,196кг (таблица 3).
Тогда масса шлака 10,196:0,83 = 12,284 кг
Масса оксидов железа в шлаке 12,284 - 10,196 = 2,088 кг, в том числе 1,596 кг FeO и 0.491 кг Fe2O3.
Таблица 8 - Состав шлака
| SiO2 | CaO | MgO | Al2O3 | Cr2O3 | MnO | S | P2O5 | Fe2O3 | FeO | ∑ | |
| кг | 1.993 | 6,377 | 0.358 | 0.16 | 0.036 | 0.435 | 0.009 | 0,504 | 0.491 | 1.596 | 12,284 |
| % | 16,22 | 51,91 | 2,91 | 1,30 | 0,29 | 3,54 | 0.07 | 4,10 | 3,99 | 12,99 | 100,00 |
Окисляется железа, кг
до Fe2O3 0,491 - 0,024 = 0,467 кг
до FeO = 1,596 кг
Поступит железа из металла в шлак
,596∙56:72 + 0,467 ∙112:160 = 1,568 кг
Выход стали равен: 100 - 5,461-0,5 - 1,0 - 1,568 = 91,471 кг,
где 5,461 - угар примесей шихты, кг
,5 - количество железа, запутавшегося в шлаке в виде корольков, кг;
,0 - потери железа с выбросами, кг;
,568 - угар железа на образование оксидов железа в шлаке, кг.
Потребуется кислорода на окисление железа:
(1,596 - 1,241) + (0,467- 0,327) = 0,495 кг
Всего потребуется кислорода на окисление примесей:
,727+ 0,495 = 6.222 кг
Потребуется технического кислорода при 95% усвоении
м3
На тонну садки расход технического кислорода составит 46,08 м3 /т.
Количество азота
,608 ∙0,005 = 0.023 м3 или 0.029кг
Количество не усвоенного кислорода
(4.608 - 0.023)∙0,05 = 0.23 м3 или 0.33 кг
Масса технического кислорода равна:
,222 + 0,029 + 0,33 = 6,581 кг.
Таблица 9 - Состав и количество газов
| Составляющие | Содержание | ||
| кг | м3 | % | |
| СО2 | 0,461 + 0,931 = 1,392 | 0.709 | 13,076 |
| СО | 5,342 | 4,274 | 78,827 |
| H2O | 0,148 | 0,184 | 3,393 |
| O2 | 0,33 | 0,231 | 4,260 |
| N2 | 0,029 | 0,023 | 0,424 |
| SO2 | 0,002 | 0,0007 | 0.013 |
| Итого | 7,095 | 5,422 | 100,0 |
Таблица 10 - Материальный баланс плавки до раскисления
| Поступило, кг | Получено, кг | ||
| Чугуна | Стали | 91,471 | |
| Скрапа | Шлака | 12,284 | |
| Плавикового шпата | 0,300 | Корольков | 0,500 |
| Извести | 7,396 | Выбросов | 1,000 |
| Футеровки | 0,300 | Газов | 7,095 |
| Технического кислорода | 6,581 | Fe2O3 (в дым) | 2.143 |
| ∑=114,577 | ∑=114,493 |
Невязка - 0,084
Невязка допускается не более 0,5% относительное.
конвертор раскисление легирование
3. Расчёт раскисления и легирования стали
Расчет раскисления
Перед раскислением в металле содержится (с учетом выхода стали - 0,9), кг
углерода-0,369 серы -0,018
марганца -0,112 фосфора -0,018
Концентрация растворенного в металле кислорода к концу продувки зависит от факторов: от содержания углерода в металле, оксидов железа в шлаке и от температуры металла.
Концентрацию кислорода в металле под шлаком с содержанием 16-20%
(FeO + Fe2O3) с основностью 3,2 при температуре ванны 1600 - 1630 0С находим по формуле Г.Н. Ойкса /1/.
.
[%С]∙[%О] = 0,0035 + 0,006 [%С],
откуда 
,
или 0.0155∙0.91677 = 0.0142кг.
Раскисление стали производим присадками ферромарганца, затем ферросилиция в ковш. В последнем происходит вторичное окисление элементов. Угар марганца при раскислении принимаем 25%, угар углерода ферромарганца -30%, кремния из ферромарганца -100%, угар кремния из ферросилиция -30%.
В расчете использую среднеуглеродистый FeMn с содержанием: C=1,0%; Mn=85,0%; Si=2,0%; P=0,3%; S=0,03%.
Расход ферромарганца определим по формуле
, кг,
где а - требующееся для ввода в металл количество марганца, равное среднему значению в заданной марке стали, минус остаточное содержание марганца в металле перед раскислением.
в - содержание марганца в 1кг ферромарганца, кг; с - коэффициент усвоения марганца в металле (в данном случае 1,0-,025 =0,75),
Это количество ферромарганца содержит, кг:
C 0,843∙0,01=0,0084 0,843∙0,85=0,7166 0,843∙0,02=0,0118 0,843∙0,003=0,0025 0,843∙0,0003=0,0003 0,843∙0,1167=0,0984
Σ 0,843
Выгорает, кг
C 0,0084∙0,30= 0,0025 0,7166∙0,25= 0,1792 =0,0118
Переходит в сталь, кг
C 0,0084 - 0,0025 = 0,0059 0,7166 - 0,1792 = 0,5374 = 0,0025 = 0,0003 = 0,0984
Σ 0,6445
Требуется кислорода на окисление примесей, кг
0,0025∙16:12 = 0,0033
0,1792∙16:55 = 0,0521
0,0118∙32:28 = 0,0135
Σ 0,0689
Поступит кислорода из атмосферы, кг
,0689 - 0,0142 = 0,0547
Выход стали, после раскисления ферромарганцем составит:
,471 + 0,6445 - 0,0142 = 92,101кг
Получится оксидов: 0,0025 + 0,0033 = 0,0058 0,1792 + 0,0521 = 0,2313 0,0118 + 0,0135 = 0,0271
Выход шлака, кг 12,284 + 0,2313 + 0,0271 = 12,5424
Таблица 11 - Материальный баланс плавки после раскисления ферромарганцем
| Поступило, кг | Получено, кг | ||
| Стали до раскисления | 91,471 | Стали | 92,101 |
| Шлака до раскисления | 12,284 | Шлака | 12,5424 |
| Ферромарганца | 0,843 | СО | 0,0058 |
| Кислорода из атмосферы | 0,0547 | ∑ | 104,649 |
| ∑ | 104,653 |
Количество стали перед раскислением с учетом растворенного кислорода
91,471 - 0,0142 = 91,4568 кг
Таблица 12 - Состав стали после раскисления ферромарганцем
| Наименование | С | Mn | P | S | Fe | ∑ |
| Металл перед раскислением | 0,369 | 0,112 | 0,018 | 0,018 | 90,9398 | 91,4568 |
| FeMn вносит | 0,0059 | 0,5374 | 0,0025 | 0,0003 | 0,0984 | 0,6445 |
| Всего, кг | 0,3749 | 0,6494 | 0,0205 | 0,0183 | 91,0382 | 92,1013 |
| Всего, % | 0,407 | 0,705 | 0,0222 | 0,0199 | 98,846 | 100,00 |
Раскисление ферросилицием
В стали перед вводом ферросилиция содержится, кг
углерода - 0,3749 серы - 0,0183
марганца - 0,6494 фосфора - 0,0205
Это количество ферросилиция содержит, кг:
Si 0,5934∙0.65 = 0,3857 0,5934∙0,004 = 0,0024 0,5934∙0,0005 = 0,0003 0,5934∙0,0003 = 0,0002 0,5934∙0,3452 = 0,2048
∑ = 0,5934
выгорает, кг 0.0024∙0,25 = 0.0006 0,3857∙0,30 = 0.1157
Переходит в сталь, кг 0,3857- 0.1157 = 0,27 0.0024 - 0.0006 = 0,0018 = 0,0003 = 0,0002 = 0,2048
Требуется кислорода на окисление примесей, кг→ MnO 0.0006∙16:55 = 0,0002→ SiO2 0.1157∙32:28 = 0.1322
∑ = 0.1324
Поступит кислорода из атмосферы - 0.1324 кг
Выход стали, после раскисления ферросилицием будет:
,101 + 0,4771= 92,5781кг
Получится оксидов: 0.0006 + 0,0002 = 0.0008 0.1157 + 0.1322 = 0,2479
Выход шлака, кг 12,5424 + 0.0008 + 0,2479 = 12,7911
Таблица 13 - Материальный баланс плавки после раскисления ферросилицием:
| Поступило, кг | Получено, кг | ||
| Стали до раскисления FeSi | 92,101 | Стали | 92,5781 |
| Шлака до раскисления FeSi | 12,5424 | Шлака | 12,7911 |
| Ферросилиция | 0,5934 | ∑ | 105,3692 |
| Кислорода из атмосферы | 0.1324 | ||
| ∑ | 105,3692 |
Таблица 14 - Состав стали после раскисления ферросилицием:
| Наименование | С | Mn | P | S | Si | Fe | ∑ |
| Металл до раскисления | 0,3749 | 0,6494 | 0.0205 | 0.0183 | - | 91,0382 | 92,1013 |
| FeSi вносит | - | 0.0018 | 0.0003 | 0.0002 | 0,27 | 0.2048 | 0,4771 |
| Всего, кг | 0.3749 | 0,6512 | 0.0208 | 0.0185 | 0,27 | 91,243 | 92,5784 |
| % | 0,405 | 0,703 | 0.022 | 0.02 | 0,292 | 98,557 | 100,00 |
Расчет легирования
Заданную марку стали, легируем вводом в металл феррохрома.
Стали перед легированием содержит, кг
углерода - 0,3749 серы - 0.0185
марганца - 0,6512 фосфора - 0.0208
кремния - 0,27
Это количество феррохрома содержит, кг:
С 1,086∙0,065 = 0,0706
Сr 1,086∙0,65 = 0,7059 1,086∙0,02 = 0,0217 1,086∙0,0003 = 0,0003 1,086∙0,0006 = 0,0006 1,086∙0,3091 = 0,3357
∑ = 1,086
выгорает, кг
С 0,0706∙0,30 = 0,02118
Сr 0,7059∙0,15 = 0,1059 = 0,0217
Переходит в сталь, кг
С 0,0706 - 0,02118 = 0,0494
Сr 0,7059 - 0,1059 = 0,6000 = 0,0003 = 0,0006 = 0,3357
∑ = 0,986
Требуется кислорода на окисление примесей, кг
0,02118∙16:12 = 0,0282
0,1059∙48:104 = 0,0489
0,0217∙32:28 = 0,0248
∑ = 0,1019
Поступит кислорода из атмосферы 0,1019 кг.
Выход стали после легирования феррохромом составит, кг
,5781+ 0,986 = 93,5641кг
Получится оксидов, кг: 0,02118 + 0,0282 = 0,049O3 0,1059 + 0,0489 = 0,1548 0,0217 + 0,0248 = 0,0465
Выход шлака, кг 12,7911+ 0,1548 + 0,0465 = 12,9924
Таблица 15 - Материальный баланс плавки после легирования феррохромом
| Поступило, кг | Получено, кг | ||
| Стали до легирования | 92,5781 | Стали | 93,5641 |
| Шлака до легирования | 12,7911 | Шлака | 12,9924 |
| Феррохрома | 1,086 | СО | 0,049 |
| Кислорода из атмосферы | 0,1019 | ∑ | 106,5571 |
| ∑ | 106,5571 |
Таблица 16 - Состав стали после легирования феррохромом
| Наименование | С | Mn | P | S | Si | Cr | Fe | ∑ |
| До легирования | 0,3749 | 0,6512 | 0,0208 | 0,0185 | 0,270 | - | 91,243 | 92,5784 |
| FeСr вносит | 0,0494 | - | 0,0003 | 0,0006 | - | 0,6 | 0,3357 | 0,986 |
| Всего, кг | 0,4243 | 0,6512 | 0,0211 | 0,0191 | 0,270 | 0,6 | 91,5787 | 93,5644 |
| Всего, % | 0,4535 | 0,696 | 0,0226 | 0,0225 | 0,2885 | 0,641 | 97,8777 | 100,00 |
Легирование стали никелем.
Это количество никеля содержит, кг:
,200·1 = 1,200.
Переходит в сталь 1,200 кг никеля.
Выход стали после легирования никелем
,5641 + 1,2 = 94,7641 кг.
Таблица 17 - Окончательный материальный баланс плавки после раскисления и легирования стали:
| Поступило, кг | Получено, кг | ||
| Стали до легирования | 93,5641 | Стали | 94,7641 |
| Шлака до легирования | 12,9924 | Шлака | 12,9924 |
| Никеля | 1,200 | ∑ | 107,7565 |
| ∑ | 107,7565 |
Таблица 18 - Окончательный состав стали
| Наименование | С | Ni | Mn | P | S | Si | Cr | Fe | ∑ |
| До легирования | 0,4243 | - | 0,6512 | 0,0211 | 0,0191 | 0,270 | 0,6 | 91,579 | 93,564 |
| Ni вносит | - | 1,200 | - | - | - | - | - | - | 1,200 |
| Всего, кг | 0,4243 | 1,200 | 0,6512 | 0,0211 | 0,0191 | 0,270 | 0,6 | 91,579 | 94,764 |
| Всего, % | 0,45 | 1,27 | 0,687 | 0,0223 | 0,0202 | 0,285 | 0,633 | 96,639 | 100,00 |
4. Тепловой баланс плавки
Приход тепла
. Физическое тепло чугуна, ккал (МДж)
Q1 = (0,178∙1200 + 52 +0,2∙(1400 - 1200))∙75 =23531 (98,525 МДж),
где 0,178 - средняя теплоемкость чугуна до температуры плавления ккал/кг;
- темпсература плавления чугуна, С;
- скрытая теплота плавления чугуна, ккал/кг;
- температура чугуна, при которой последний заливается в конвертер, С;
,2 - теплоемкость жидкого чугуна, ккал/кг;
- доля чугуна в металлошихте, %;
. Тепло экзотермических реакций, ккал (МДж)
8137∙0,254 = 2067
2498∙2,290 = 5720
7423∙0,850 = 6309
1758∙0,337 = 592
5968∙0,22 = 1312
2216∙0,001 = 2
1758∙0,333= 585
1150∙1,241= 1427
1758∙1,500 = 2637
∑ =20651 (86,466 МДж)
3. Тепло шлакообразования, ккал (МДж)
∙0,85·60:28 = 1009
∙0,22·142:62 = 573
∑=1582 (6,624 МДж)
Приход тепла Qприх = 23531 +20651 + 1582 = 45764 (191,614 МДж)
Расход тепла
Физическое тепло стали, ккал (МДж)
Q1=(0,167∙1500+65+0,2(1605-1500))(91,47+0,5+1,0)=31285(130,99МДж)
где 0,167 - средняя теплоемкость стали до температуры плавления, ккал/кг;
- температура плавления стали, С;
- скрытая теплота плавления стали, ккал/кг;
,2 - теплоемкость жидкой стали, С;
- температура выпуска стали, С;
,471 - выход стали до раскисления, кг;
,5 и 1,0 - потери металла с корольками и выбросами соответственно, кг;
Физическое тепло шлака
Q2 = (0,298∙1605 + 50)∙12,284= 6490 ккал (27,172 МДж);
Потери тепла принимаем равными 5% от прихода
Q3 = 45764*0,05 = 2288 (9,581 МДж);
Частицы Fe2O3 выносят тепла
Q4 = (0,294∙1450 + 50)∙2,143 = 1020 (4,274 МДж)
Газы уносят тепла при средней t =1450 С, ккал
814∙0,709 = 577
506∙4,274 = 2163
632∙0,184= 116
528∙0,231= 122
499∙0,023 = 11
814∙0,0007 = 1
Q5 = 2991 (12,523 МДж)
Расход тепла составит:
Qр. = 31285 + 6490 + 2288 +1020 + 2991= 44074 (1843,538 МДж)
Избыток тепла 45764 - 44074 = 1690 (7,076 МДж)
Таблица 19 - Тепловой баланс плавки
| Приход тепла | |||
| Ккал | МДж | % | |
| Физическое тепло чугуна | 98,608 | 51,64 | |
| Тепло экзотермических реакций | 86,466 | 45,13 | |
| Тепло шлакообразования | 6,238 | 3,23 | |
| ИТОГО | 191,614 | 100,0 | |
| Расход тепла | |||
| Ккал | МДж | % | |
| Физическое тепло стали | 130,990 | 68,36 | |
| Физическое тепло шлака | 27,174 | 14,18 | |
| Потри тепла с газами | 12,523 | 6,55 | |
| Потри тепла через футеровку и горловину | 9,580 | 5,00 | |
| Потри тепла с частицами Fe2O3 | 4.274 | 2,303 | |
| Избыток | 7,076 | 3,69 | |
| ИТОГО | 191,614 | 100,0 |
Корректировка теплового баланса плавки.
Энтальпия 1 кг стали при температуре 1600 0С составит 345 ккал (1,445МДж). В данном случае избытка тепла достаточно на расплавление 1690/345 ≈ 5 кг скрапа дополнительно.
5. Технология плавки
После выпуска металла и шлака предыдущей плавки футеровку конвертера осматривают и при необходимости исправляют (например, торкретированием).
Конвертер наклоняют относительно вертикальной оси на угол 45°-чтобы куски лома скользили по футеровке не разрушая её; и в него через горловину загружают металлический лом в количестве 25% от общего количества металлошихты. После загрузки лома в конвертер заливают жидкий чугун из чугуновозных ковшей с температурой 1400°С в количестве 75% от общего количества металлошихты, затем конвертер ставят в вертикальное положение, опускают кислородную фурму и начинают продувку кислородом.
Для получения основности 3,2 общий расход извести на 100кг шихты составит 7,396кг.
Одновременно с началом продувки на первой минуте, а иногда и на металлический лом перед заливкой чугуна по специальному жёлобу загружают основную часть извести (40-60% от общего расхода).Остальную часть сыпучих материалов загружают в конвертер в течении продувки одной или несколькими порциями через 5-7 минут после начала продувки.
Расход кислорода составляет 46,08 м3/т (6,222 кг на 100 кг).
В начале продувки для ускорения шлакообразования фурму устанавливают в повышенном положении (до 4,8 м от уровня металла в спокойном состоянии), а через 2-4 минуты её опускают до оптимального уровня (1-2 м от уровня спокойного металла).
По окончании продувки фурму поднимают, а конвертер поворачивают горловиной к рабочей площадке для осуществления замеры температуры металла термопарой,погружения и отбора проб металла и шлака.
Перед раскислением получаем 91,471 кг годной стали, имеющей следующий состав:
C=0,369%; Mn=0,122%; S=0,018%; P=0,018%; и температуру выпуска 1605°С.
Металл выпускается через летку (сталевыпускное отверстие) в ковш, где происходит раскисление:сначала ферромарганцем в количестве 0,843кг на 100кг металла, затем ферросилицием в количестве 0,5934 кг на 100кг металла. Производим легирование феррохромом в количестве 1,086 кг на 100кг металла и никелем в количестве 1,200 кг на 100кг металла. После раскисления и легирования получаем 94,7641 кг годной стали и окончательный состав:C=0,45%; Mn=0,687%; S=0,0202%; P=0,0223%; Si=0,285%; Cr=0,633%; Ni=1,27%, что соответствует ГОСТу.
В ковш должно попасть минимум конвертерного шлака в количестве 12,284 кг, для чего производиться его отсечка. Остатки шлака сливаются вы противоположную сторону от лётки.
6. Щлаковый режим
Параметры шлакового режима (состав, вязкость, количество шлака и скорость его формирования) оказывают большое влияние на качество стали, выход годного металла, стойкости футеровки и ряд других показателей плавки.
Основные источники шлака: известь; продукты окисления составляющих чугуна (SiO2; MnO; FeO; Fe2O3; P2O5); оксиды растворяющейся футеровки (СаО; MgO); некоторое количество миксерного шлака (SiO2; CaO; MgO; MnO; FeO; Al2O3; S); оксиды железа из ржавчины стального лома и составляющие флюсов. Обычно флюсами служат: плавиковый шпат, вносящий CaF2 и немного SiO2, Al2O3, флюоритовые руды (CaF2), отходы производства алюминиевой промышленности.
Требования к шлаку.
Режим шлака должен быть проведен таким образом, чтобы обеспечить достаточно полное удаление фосфора, следовательно, основность шлака должна быть достаточно высокой 2,7 - 3,6, а вязкость не велика, так как в густых шлаках замедляются процессы диффузии компонентов, участвующих в реакции дефосфорации и десульфурации. При чрезмерно большой основности шлак начинает переходить в гетерогенное состояние. При недостаточной основности (повышенном SiO2) помимо снижения удаления фосфора и серы усиливается разъедание шлаком футеровки.
Износ футеровки существенно увеличивается при черезмерной жидкоподвижности шлака и особенно при повышенном содержании FeO, которая окисляет коксовую пленку или образует легкоплавкие соединения CaO, MgO. Увеличение количества шлака и его чрезмерная окисленность способствует появлению выбросов и ведут к росту потерь металла с сливаемым со шлаком в виде окислов.
Увеличение окисленности шлака вызывает повышенный угар раскислителей. При слишком густом шлаке и повышенном его количестве возрастают потери железа со шлаком в виде корольков. Повышенное количество шлака вызывает так же рост потерь тепла со сливаемым шлаком.
Список использованной литературы
. В.Г. Воскобойников, В.А. Кудрин, А.М. Якушев. Общая металлургия. М: ²Металлургия², 1973.
. В.И. Балтизамский. Теория кислородно-конвертерного процесса. М: ²Металлургия ², 1975-376с.
.Дои Дзе. Конвертерное производство стали. Перевод с японского. Изд. Я: ²Металлургия ², 1971.
. А.М. Якушев. Справочник конвертерщика. Челябинск:² Металлургия ², Челябинское отделение, 1990-448с.
. Ю.И. Дёрин. Материальный и тепловой балансы кислородно-конвертерной плавки с использованием скрапа.