close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

747.к практическим работам 4-6 по технологии проведения конвертерной плавки по дисциплинам Теория и технология производства стали - I и Теория и технология производства стали - II.

код для вставкиСкачать
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
1140
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ
ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГ О ОБРАЗОВАНИЯ
«ЛИПЕЦКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
КАДРЫ ДЛЯ РЕГИОНА –
МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИЙ
ИНСТИТУТ ЛГТУ
к практическим работам № 4-6 по технологии
проведения конвертерной плавки
по дисциплинам
«Теория и технология производства стали - I» и
«Теория и технология производства стали - II»
КАФЕДРА
МЕТАЛЛУРГИИ
А.Н. РОГОТОВСКИЙ
А.А. ШИПЕЛЬНИКОВ
Т.В. КРАВЧЕНКО
Липецк
Липецкий государственный технический университет
2014
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ
УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
«ЛИПЕЦКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Кафедра металлургии
Методические указания
к практическим работам № 4-6 по технологии
проведения конвертерной плавки
по дисциплинам
«Теория и технология производства стали - I» и
«Теория и технология производства стали - II»
Составители: А.Н. Роготовский, А.А. Шипельников, Т.В. Кравченко
Утверждено к печати
Проректор
по учебной работе ЛГТУ
Объём 2,3 п. л.
Ю.П. Качановский
Тираж 100 экз.
«
» __________ 2014 г.
Липецк
Липецкий государственный технический университет
2014
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ
УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
«ЛИПЕЦКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Кафедра металлургии
Методические указания
к практическим работам № 4-6 по технологии
проведения конвертерной плавки
по дисциплинам
«Теория и технология производства стали - I» и
«Теория и технология производства стали - II»
Составители: А.Н. Роготовский, А.А. Шипельников, Т.В. Кравченко
Липецк
Липецкий государственный технический университет
2014
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
УДК 669.18 (07)
Р598
Рецензент – В.Г. Михайлов, канд. техн. наук, доц.
Роготовский, А.Н.
Р598
Методические
указания
к
практическим
работам
№ 4-6
по
технологии
проведения конвертерной плавки по дисциплинам «Теория и технология
производства стали - I» и «Теория и технология производства стали - II»
/ сост.: А.Н. Роготовский, А.А. Шипельников, Т.В. Кравченко. – Липецк:
Изд-во Липецкого государственного технического университета, 2014. –
37 с.
Рассмотрены практические аспекты проведения конвертерной плавки и
приведены указания по расчету интенсивности продувки, особенности
раскисления и легирования различных марок стали. Главное внимание уделено
методикам по расчету дутьевого и шлакового режимов конвертерной плавки
при различных параметрах.
Предназначены для студентов 2-го и 3-го курсов направления 150400
«Металлургия», профиля подготовки «Металлургия черных металлов»,
изучающих дисциплины: «Теория и технология производства стали - I» и
«Теория и технология производства стали - II»
Табл. 12. Рис. 3. Библиогр.: 8 назв.
©
ФГБОУ
ВПО
государственный
университет», 2014
«Липецкий
технический
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
СОДЕРЖАНИЕ
Практическая работа №4. Расчёт параметров дутьевого режима
конвертерной плавки……………………………………………………….
кислорода
для
4
фурмы
над
6
1.3. Расчёт длительности продувки…………………………………..
9
1.1.
Расчёт
количества
4
продувки……………………..
1.2.
Расчёт
высоты
ванной………………………………..
Практическая работа №5. Расчёт параметров шлакового режима
конвертерной
16
плавки………………………………………………………..
1.1. Расчёт количества шлака……………………………………….
16
1.2. Расчёт содержания окислов железа в шлаке…………………..
16
Практическая работа №6. Расчёт расхода раскислителей и
легирующих
26
добавок………………………………………………………..
Библиографический список…………………………………………..
36
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Практическая работа №4
Расчёт параметров дутьевого режима конвертерной плавки
1.1. Расчёт количества кислорода для продувки
Расход кислородного дутья можно рассчитать по одной из формул:
, кг/100 кг металла;
, м3/т металла,
где:
– коэффициент усвоения кислорода ванной, (0,9...1,0);
– содержание кислорода в дутье, % (99,5%);
– количество кислорода на окисление углерода, кг (%);
– количество кислорода на окисление других примесей, кг (%);
– количество кислорода для образования оксидов железа шлака, кг
(%);
– кислород СО2 извести, кг (%);
– кислород из других источников (руда, ржавчина и др.), кг (%).
Расчёт количества кислорода на окисление углерода:
,
где:
– удельный расход кислорода на окисление углерода, кг/кг,
= 1,33 + 1,34 ∙ 10-2(СО2), приСО2 = 5...15%;
= 1,40...1,53 кг/кг;
– количество окислившегося углерода, кг (%).
= 1,14 ∙
+ 0,29 ∙
+ 1,29 ∙
+ …,
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
где 1,14; 0,29; 1,29 - удельные расходы кислорода или стехиометрические
коэффициенты, показывающие, сколько кг кислорода тратится на окисление 1
кг соответствующего элемента;
,
,
– количество окисляющихся примесей, кг (%).
= 10-4
где
= 10-4
[30(Fe2O3) + 22(FeO)],
– количество шлака, кг (%);
– среднее содержание кислорода в шлаке, кг (%); можно применять
≈ 25%.
= 36,4 ∙ 10-4
где
r(CO2)изв,
– расход извести, кг (%);
(CO2)изв – содержание СО 2 в извести, % (2...4%);
r – доля СО2 извести, участвующая в окислении примесей, r ≈ 0,9.
= 10-2(30
где
и
+ 22,2
),
– количества Fe2O3 и FeO, поступающие из всех источников,
кг (%);
30 и 22,2 – содержание кислорода в Fe2O3 и FeO, %.
Варианты для расчёта расхода кислорода приведены в таблице
1.
Таблица 1.
Данные для расчёта количества кислорода
Вариант
Садка, т
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
100
100
100
200
200
200
350
350
350
350
Средний состав металлической
завалки, %
С
Si
Мn
Р
3,60
3,65
3,70
3,75
3,80
3,75
3,70
3,65
3,60
3,55
0,45
0,50
0,55
0,60
0,55
0,50
0,45
050
0,55
0,45
0,10
0,15
0,20
0.30
0,40
0,45
0,50
0,55
0,60
0,65
0,050
0,052
0.054
0,056
0,058
0,060
0,062
0,064
0,066
0,068
Состав металла после
продувки, %
С
Мn
Р
0,10
0,10
0,10
0,10
0,10
0,10
0,10
0,10
0,10
0,10
0,05
0,06
0,07
0,08
0,10
0,12
0,12
0,14
0,14
0,15
0,007
0,007
0,007
0,008
0,008
0,008
0,010
0,010
0,010
0,010
Количество, %
Шлак
Известь
Руда*
10,0
10,2
10,4
10,6
10,8
11,0
11,2
11,4
11,6
11,8
7,2
7,2
7,2
7,0
7,0
7,0
7,0
7,1
7,2
7,3
0
0
0,2
0,3
0,4
0,5
0
0,5
0,5
0,4
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
11
12
13
14
350
160
160
160
3,50
3,50
3,60
3,65
0,40
0,50
0,70
0,45
0,50
0,20
0,10
0,30
0,070
0,045
0,050
0,060
0,10
0,05
0,05
0,05
0,15
0,06
0,16
0,05
0,010
0,008
0,008
0,009
12,0
13,0
12,2
11,5
7,4
7,0
7,1
7,2
0,3
0
0
0
* содержание в руде (FeO) – 6...8%, Fe2 О3 – 75…80%.
1.2. Расчёт высоты фурмы над ванной
Среднее значение рабочей высоты фурмы от уровня спокойной ванны
можно рассчитать по формуле [1]:
Нф = 0,21 ∙ V0,4 ∙ n ∙ cos β,
где V – расход кислорода через одно сопло, м 3/мин;
n – число сопел;
cos β – угол наклона от сопла к вертикали, град., зависящий от количества
сопел.
n, шт.
β, град.
3
9
4
11
5
14
6
16
7
19
В зависимости от садки конвертера принимается оптимальное
количество сопел и рассчитывается рабочее положение фурмы, которое
может изменяться по ходу продувки в 1,2...2 раза. Варианты для расчёта
приведены в таблице 2.
Таблица 2.
Данные для расчёта положения фурмы
Вариант
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
Садка, т
100 100 100 200 200 200 300 300 300 350 350 350 350 350
Интенсивность
950 970 900
450 450 450 600 700 800 900
950 1000 1050 1100
3
продувки, м /мин
Краткая теория. Комплекс устройств для подачи кислорода сверху,
включающий фурму, а также резервную фурму и механизмы для подъема и
перемещения, представляет собой сложное сооружение. Так, масса фурмы (с
охлаждающей водой и рукавами) современного большегрузного конвертера
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
составляет ~ 1,5т. Оборудование для подъема и перемещения фурмы
размещают на специальных площадках над конвертерами.
Кислородные фурмы должны обеспечить необходимую интенсивность
подачи кислорода, рациональные форму и организацию струи и иметь
достаточно высокую стойкость при простоте конструкции. Интенсивность
подачи кислорода обычно составляет 5-6 м3/(мин*т), то есть в 350-тонный
конвертер за 1 мин подают до 2100 м 3 кислорода под давлением 1-1,5 МПа.
Фурмы могут быть односопловыми (для конвертеров малой емкости) и
многосопловыми (4-6 сопел для конвертеров большой емкости). Оси сопел
располагают под углом 15-20° к оси фурмы. Конусность сопла 8-10°.
Размер, число и форма сопел зависят от следующих моментов:
1. В отдельные периоды плавки необходимо обеспечить возможно большее заглубление кислородной струи в ванну металла (для организации процесса окисления углерода и улучшения перемешивания ванны).
2.
В отдельные периоды плавки необходимо, наоборот, обеспечить
воздействие струи не на глубинные зоны ванны, а на ее поверхность, с тем что бы ускорить процесс растворения в шлаке извести и добиться образования
жидкоподвижного шлака с необходимой основностью.
3. Для предохранения от быстрого разрушения футеровки воздействие
струй кислорода на поверхность ванны не должно сопровождаться
разбрызгиванием металла и шлака (т. е. необходимо обеспечить так называемую «мягкую» продувку).
4.
Конструкция
фурмы должна быть по возможности простой в
изготовлении и надежной в эксплуатации.
В.И. Баптизманский и В.Б. Охотский на основе многочисленных
исследований предложили следующую схему строения конвертерной ванны
при подаче кислорода сверху (см. рис. 1). При продувке сверху кислородные
струи 2, истекающие через сопла фурмы 1, внедряются в ванну 6, формируя
первичную реакционную зону с границами нисходящего струйного участка 3.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Скорость потоков в первичной реакционной зоне уменьшается от оси к
периферии и от места встречи струи с ванной вниз по оси зоны. Ориентиро вочно скорость составляет 10—100 м/с, а вектор динамического напора направлен вниз по потоку (здесь и далее направление вектора показано стрелками). В пределах границ вторичной реакционной зоны 4 выделяются продукты
реакции оксидов железа с элементами, растворенными в металле, в частности
газовые объемы (пузыри) 5, состоящие из продуктов окисления углерода.
Каждый пузырь, всплывая на поверхность, выталкивает перед собой жидкий
металл, а другие его порции занимают освобождающееся место, двигаясь в
тылу газовых объемов.
Рис. 1. Схема состояния конвертерной ванны при подаче кислорода сверху
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Это создает потоки металла в реакционной зоне, движущиеся со скоростью 10
м/с (здесь вектор скорости направлен вверх в соответствии с движением газовых объемов). Если размеры периферийной части ванны не слишком велики, то
в каждом вертикальном сечении, проходящем через ось фурмы 7, образуется
один замкнутый цикл потоков. Если размеры периферийной части ванны
значительны, то могут образоваться два цикла потоков, один из которых будет
находиться ближе к реакционной зоне, второй - к стенке конвертера. Скорость
движения потоков в периферийных участках конвертерной ванны оценивается
только косвенными методами. Получаемые результаты отличаются даже на
порядок величины (наиболее вероятное значение скорости 1 м/с).
Газовые объемы разрушаются на поверхности металлической ванны, где
образуются всплески 8. Вспененный шлак 7 уменьшает высоту всплесков
металла, и они могут не выходить за пределы шлакового слоя. Тогда вынос
металла из конвертера потоком отходящих газов минимален. Разрушаясь в
шлаковой фазе, всплески дробятся на капли 9, размер которых составляет 0,110 мм и более. Капли под действием собственной массы оседают в шлаке,
причем чем меньше их масса, тем больше длительность оседания. В процессе
оседания капли могут коагулировать между собой или сливаться с новыми
всплесками. Их содержание в шлаке повышается с ростом скорости окисления
углерода; оно максимально при основности шлака 1,5-1,7, так как вязкость
шлака увеличивается вследствие появления в нем группировок 2СаО • SiO2
(двухкальциевого силиката).
1.3. Расчёт длительности продувки
Длительность
продувки
определяется
количеством
кислорода,
необходимым для окисления примесей металлической шихты, интенсивностью
подачи кислорода и ограничивается выбросами металла из конвертера,
скоростью растворения извести и пропускной способностью газоотводящего
тракта.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Длительность продувки
τпрод =
где
, мин,
– расход кислородного дутья на плавку, м 3;
– интенсивность продувки, м3/мин.
Для определения длительности продувки использовать данные расчёта (пункт
1.1) и таблицы 2.
Краткая теория.
Влияние
высоты
фурмы
на
реакционную
зону и
глубина
реакционной зоны
От высоты фурмы над зеркалом металла зависит режим продувки, а
значит образуемая реакционная зона. Взаимодействие кислородной струи с
железоуглеродистым расплавом может осуществляться в различных режимах:
1)
Режим стабильного открытого кратера с кольцеобразными
волнами вокруг него и отсутствием пульсаций по глубине и ширине кратера;
ось кратера все время совпадает с осью струи.
2)
Режим подвижного открытого кратера, ось которого смещена
относительно оси струи, с более турбулизованной поверхностью; на краях
кратера
появляются
отдельные
крупные
всплески
металла,
которые
отбрасываются в сторону, разрушаясь на мелкие капли; пульсация реакционной
зоны еще незначительна.
3)
Режим «дожигания», характеризующийся интенсивным развитием
пыле- и брызгообразования, эпизодическим попаданием брызг и крупных
всплесков металла в зону кислородной струи, раздроблением их и сжиганием в
потоке кислорода с последующим вовлечением продуктов реакции в ванну и
выходом газов из открытой реакционной зоны сплошным потоком, меняющим
свое положение на поверхности ванны относительно оси струи без
определенной закономерности. Пульсация реакционной зоны по ширине и
глубине достигает 10-15% их максимальных значений.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
4)
Режим глубокого проникновения кислородной струи в расплав,
характеризующийся
интенсивным
вовлечением
объемов
металла
в
кислородную струю, развитой пульсацией реакционной зоны до 20-25%,
схлопыванием краев кратера и периодическим выделением из него объемов
оксида углерода в разных местах.
5)
Режим «жесткой» продувки, развивающийся при дальнейшем
опускании фурмы, характеризуется сворачиванием шлака, оттеснением
последнего выходящим из реакционной зоны потоком СО к футеровке
конвертера и последующей продувкой чистого зеркала металла с интенсивным
выносом брызг металла навстречу кислородному потоку, заметалливанием
фурмы, горловины конвертера и поверхностей охладителя конвертерных газов
(ОКГ).
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рис. 2. Высота фурмы над ванной при различных режимах взаимодействия
кислородной струи и ванны и различных расходах кислорода на сопло
Переход от стабильного к подвижному кратеру (1→2), режиму зажигания
(2→3), глубокому проникновению струи (3→4) и далее к режиму «жесткой»
продувки (4→5), соответственно описываются уравнениями:
;
;
;
;
где i – импульс струи, кг*м/см2;
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Нф – высота фурмы, м;
ρм – плотность жидкого металла, кг/м 3.
Скорость кислорода (v) на срезе сопла составляет 500 м/с и тогда
оптимальную высоту фурмы можно выразить:
Нф=0,21v0,4.
Глубина реакционной зоны при рабочей высоте фурмы (Нф)
L=0,3lg(i*T)+0,08,
где L – глубина реакционной зоны, м.
При интенсивном обезуглероживании
,
а в окончательный период продувки
,
то есть глубина реакционной зоны составит L=(Lmin+Lо.п.)/2±0,07.
Основные
варианты
влияния на
режим
продувки
или
на
реакционную зону ванны конвертера
Основные варианты влияния на режим продувки или на реакционную
зону ванны конвертера следующие:
- изменение высоты фурмы над зеркалом металла;
- изменение подачи кислорода по ходу продувки.
1. Рассмотрим возможные варианты изменения высоты фурмы над
зеркалом металла:
а)
ступенчатое
изменение
высоты
фурмы
(общепринятое), которое в свою очередь делится:
по
ходу
продувки
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
- 10-20% начала продувки – фурма в 1,2-2 раза выше, чем во время
продувки (необходимость наводки шлака, с целью окисления Fe, Si и Mn;
возможность повреждения фурмы легковесным ломом);
- кратковременное поднятие фурмы в середине продувки (избежание
свертывания шлака);
- опускание фурмы в конце продувки (уменьшение FeO и его оксидов в
шлаке).
б) циклическое перемещение фурмы по ходу продувки, которое в свою
очередь делится:
- нижний торец кислородной фурмы совершает движение по кругу, то
есть
вокруг
вертикальной оси (постоянное обновление реакционной
поверхности; увеличение степени перемешивания металла и шлака);
- вертикальное циклическое перемещение фурмы, которое составляет
обычно один цикл в секунду с амплитудой 0,5 м (возможность снижения
расхода чугуна на 10-30 кг/т стали, так как 50% фурма находится выше
рабочего положения, то есть С до СО 2 увеличивается на 8%; увеличивается
опасность выбросов).
2. Рассмотрим возможные варианты подачи кислорода по ходу продувки:
а) интенсивность подачи кислорода по ходу продувки, как правило, не
изменяется.
б) увеличение расхода кислорода в начале и в конце продувки:
- в начале продувки скорость окисления кремния и марганца не меняется,
а скорость обезуглероживания увеличивается, так как повышается температура
ванны;
- в конце – уменьшение продолжительности продувки, а значит
увеличение производительности агрегата.
в)
циклическое
обезуглероживания,
изменение
которое
расхода
позволяет
в
кислорода
в
период
определенной
степени
интенсифицировать массообмен в реакционной зоне, что приводит к
улучшению перемешивания.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
г) применение пульсирующего дутья, которое может обеспечить
ускоренное растворение извести, так как ускоряется массоперенос и удаление
серы и фосфора из металла.
Управление оксидами железа в шлаке по ходу продувки
Содержание оксидов железа в шлаке во многом определяет ход
конвертерных процессов, и их результаты зависят от соотношения скоростей
окисления железа и других примесей (главным образом от vFe /vc).
Важнейшей задачей режима продувки является по этим причинам
управление содержанием оксидов железа в шлаке. Известно, что vFe/vc обратно
пропорционально давлению струи кислорода на ванну.
Японскими исследователями предложен коэффициент ISCO (индекс
селективного окисления углерода), с увеличением которого vFe/vc возрастает:
,
где iO2 – интенсивность продувки металла кислородом, м 3/(мин*т);
ia – интенсивность продувки металла другими газами, м 3/(мин*т);
τ – время полного перемешивания, с.
Таким образом существует зависимость:
,
где nO2 – условная доля кислорода в дутье, %;
h – отношение высоты фурмы над ванной для данного процесса к высоте
фурмы над ванной для процесса
, а для процессов
– это отношение
принимается равным единице;
nB – доля донного дутья, %;
i - интенсивность продувки (i=2iO2+ia), м3/(мин*т).
Таким образом, управлять содержанием оксидов железа в шлаке можно,
изменяя долю кислорода в дутье, высоту фурмы над ванной, долю донного
дутья и интенсивность продувки.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рассчитав длительность продувки и положение фурмы над уровнем
спокойной ванны, графически изобразите дутьевой режим плавки: изменение
положения фурмы и интенсивности продувки по ходу плавки. Объясните
принятое вами изменение положения фурмы по ходу продувки. Объясните
механизм влияния положения фурмы на следующие параметры:
– скорость растворения кусковой извести в первичном шлаке;
– предотвращение выбросов металла из конвертера при интенсивном
обезуглероживании;
– скорость обезуглероживания в конце продувки при выплавке
низкоуглеродистой стали;
– окисленность конвертерной ванны.
Практическая работа №5
Расчёт параметров шлакового режима конвертерной плавки
1.1. Расчёт количества шлака
Точное количество образующегося шлака определяется на основании
расчёта материального баланса плавки с использованием многочисленных
параметров плавки: содержание оксидов железа в шлаке, количество оксидов от
окисления примесей металлошихты и пр. Когда большинство сведений о
параметрах
плавки
ещё неизвестно,
возможен приближенный расчёт
количества шлака по полуэмпирической формуле [2]:
= 2В ∙ [1,7 ∙ ([Si]r + [Si]л) +
], кг,
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
где В – основность шлака, (2,5…3,8);
[Si]r, [Si]л – содержание кремния в чугуне и ломе, % ([Si]л ≈ 0,1...0,3%);
– количество кримнезёма, поступающего в шлак из других источников
(для одношлакового кислородного процесса
равно 0,7...1,3 кг).
Эта формула справедлива для обычных условий конвертерной плавки:
одношлаковый процесс, содержание кремния в чугуне 0,5...1,0%, попадание
доменного шлака 0,3...0,8% от массы чугуна, засорение лома 1,5...3,0%. В этом
случае количество шлака колеблется в пределах 13...17% (или кг на 100 кг
металлошихты).
1.2. Расчёт содержания окислов железа в шлаке
Содержание окислов железа в шлаке можно приближенно рассчитать по
эмпирическим уравнениям [2].
При содержании углерода после продувки более 0,10%:
(Σ%FeO) = 4B +
,
где В – основность шлака (2,5...3,8);
– содержание углерода после продувки, %
ТМ – температура металла после продувки, °С.
При содержании углерода в металле после продувки менее 0,05%:
(Σ%FeO) = 12 +
.
Эта зависимость даёт удовлетворительные результаты и для области
более высоких концентраций углерода.
В конвертерных процессах соотношение (FeO) и (Fе2О3) в шлаке обычно
составляет 2:1. Тогда (% FeO) = 0,667(Σ%FeO)
(% Fе2O3) = (Σ%FeO) – (FeO).
Данные для расчёта количества и окисленности шлака принимаются
согласно таблице 3.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Краткая теория. Особенностью кислородно-конвертерного процесса
является
необходимость
быстрого наведения шлака для обеспечения
определенных им функций, так как наведение шлака самая медленная стадия
этого процесса.
В начале продувки образуется первичный шлак, состоящий в основном из
оксидов кремния, марганца и железа. Чтобы повысить основность шлака
требуется ввод извести.
ТСаО=2770К, а Трасплава=1500÷1700К, следовательно, задачей процесса
шлакообразования является достижение максимально возможных скоростей
ассимиляции извести при относительно низких температурах.
Повышенная окисленность шлака во всех случаях ускоряет ассимиляцию
извести, то есть при повышенных температурах происходит замещение части
Са2+ на ионы Fe2+ и Mn2+, постепенно тем самым понижая температуру
плавления. Также образуются легкоплавкие ферриты и манганаты.
(SiO2)<15-20% способствует ассимиляции извести, а при (SiO2)>20%
происходит снижение растворения, так как образуется пленка 2(СаО)(SiO2) на
поверхности, с Тпл=2130 0С.
Основные условия и требования к шлаку:
1) Обеспечение определенного химического состава шлака.
Основным показателем химического состава является основность шлака,
которая к концу плавки должна достигать 3,0-3,5.
2) Обеспечение физических свойств шлака, то есть шлак должен быть
гомогенным и обладать достаточной жидкоподвижностью.
Густые, вязкие шлаки обладают низкой рафинирующей способностью и
приводят к большим потерям металла в виде попадающих в шлак корольков и
выносов в виде брызг.
Отрицательные факторы, возникающие при шлакообразовании:
- заметаливание фурмы;
- образование настылей на горловине конвертера и на камине
газоотводящего тракта.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Примечание. Чрезмерно жидкоподвижные шлаки способствуют интенсивному
разрушению футеровки конвертера и появлению выбросов.
Способы улучшения процесса шлакообразования:
1)
Целесообразно введение извести в конвертер в первой трети
продолжительности продувки при непрерывном повышении температуры
ванны.
Обычно 40-60% извести вводят до заливки чугуна или на первых минутах
продувки, остальное порциями (1-2 порции) – через несколько минут после
начала продувки.
2)
Режим продувки – подъем над уровнем ванны фурмы в процессе
продувки для увеличения содержания(FeO).
3)
Важно использование качественной извести – мягко обожженной с
высокой реакционной способностью и с определенным фракционным составом.
4)
Использование флюсующих добавок. Ускорение ассимиляции
извести шлаком при использовании плавикового шпата CaF2 объясняется
снижением Тпл сплавов СаО-CaF2 при повышении CaF2 и повышением
активности (FeO) в присутствии в шлаке плавикового шпата. Его расход не
превышает обычно 0,5% массы металлошихты на плавку.
5)
Использование
доломитизированной
извести
способствует
увеличению стойкости футеровки на 10-20% из-за содержания в составе
MgO=15-22%.
6)
Применение порошкообразной извести позволяет увеличивать
поверхность реагирования, регулировать основность шлака по ходу продувки и
устранять вспенивание шлака (повышение гомогенности шлака).
7)
Использование отходов алюминиевого производства в качестве
шлакообразующей
дополнительный
добавки
источник
содержании 20% Al2O3 в них.
(эффект
тепла).
как у плавикового
Отходы
можно
шпата плюс
использовать
при
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
8)
Применение марганецсодержащих материалов (марганцевые руды),
что приводит к повышению (MnO) в первичном шлаке.
9)
Использование отходов цветной металлургии, чем можно сократить
расход чугуна (в данных отходах есть металлическая фаза) и как использование
флюсующей добавки.
10)
Применение
борсодержащих
веществ
(они
имеют
низкую
температуру плавления).
11)
Использование вместо плавикового шпата нефелиновой руды
(уртит), примерный химический состав которой следующий: 39,6-46,0% SiO2,
17,1-28,7% Al2O3, 4,3-12,5% Fe2O3, 7,4-14,4% CaO и другие.
12)
Повторное использование конвертерного шлака:
- оставление в конвертере жидкого шлака предыдущей плавки;
- применение твердого оборотного шлака, так как он имеет высокое
содержание FeO.
13) Использование природных материалов, то есть флюоритизированного
известняка (11-13% CaF2) и флюоритовой руды (25% CaF2).
Примечание. CaF2 в виде плавикового шпата достаточно дорогостоящий, поэтому
нужна более дешевая замена.
Железо переносит кислород в сталеплавильной ванне. Окисление железа
происходит в основном в реакционной зоне, а на периферии происходит
восстановление железа компонентами расплава.
Начало плавки – происходит окисление железа до 15% в шлаковую фазу,
так как температура еще низкая, а чугун достаточно вязкий.
Середина плавки – происходит сильное обезуглероживание ванны
(кипение), железо начинает восстанавливаться, так как происходит нехватка
кислорода.
Конец плавки – после окисления почти всех примесей опять окисляется
железо, и содержание (FeO)=20-25%.
Методы регулирования окисленности ванны конвертера:
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
1) регулирование высоты фурмы (подъем и опускание);
2) изменение угла наклона и числа сопел фурмы (разновидности
различных фурм);
3) регулирование интенсивности подачи кислорода в дутье.
Возможности комплексной обработки чугуна. Мировой опыт развития
отрасли характеризуется, прежде всего, интенсивным внедрением в практику
различных
методов
(обескремнивания,
предварительной
дефосфорации,
обработки
жидкого
чугуна
десульфурации) и продувки такого
рафинированного чугуна в конвертере с малым количеством шлака и,
соответственно, с меньшим расходом материалов, меньшими потерями железа
и тепла, с облегчением организации получения стали с минимальным
содержанием нежелательных примесей.
Различные
варианты
технологии комплексной обработки чугуна
разработаны и реализованы в странах с развитой металлургией с учетом
специфических условий работы предприятий. Предварительная обработка
чугуна от кремния, фосфора и серы позволяет получать сталь со сверхнизким
содержанием серы и фосфора 0,002% и 0,005% соответственно.
«Малошлаковая»
технология.
Одной
организации рациональной технологии
из
важнейших
сталеплавильного
проблем в
производства
является выбор состава шихты. Основная часть металлошихты конвертерной
плавки — это чугун. Традиционным требованием к составу чугуна является
максимально меньшее содержание в нем серы и фосфора. Получение
низкосернистого чугуна сопряжено
с
определенным
температурным
режимом доменной плавки и использованием в доменной печи основного
шлака, вследствие чего увеличивается расход кокса, возрастает масса шлака,
снижается производительность доменных печей и т. п.
На рис. 3 приведены результаты расчетных и экспериментальных данных,
из которых, в частности, следует, что при снижении в чугуне концентрации
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
кремния увеличивается выход жидкой стали, уменьшаются масса шлака и
расход извести. Чем больше в чугуне кремния, тем значительнее угар (кремний
полностью окисляется в первые минуты продувки), тем больше образуется
кремнезема (SiO2) и больше требуется извести (СаО) для получения высокой
основности (CaO/SiO2). Соответственно увеличиваются общая масса шлака и
масса железа (в виде оксидов) в шлаке, т. е. возрастают потери железа со
шлаком.
Таким образом, расчеты и практика показывают, что переход на
использование низкокремнистого (и маломарганцевистого) жидкого чугуна
целесообразен. Это позволяет повысить производительность доменных печей
(при одновременной экономии кокса), снизить расходы флюсов в конвертерном
производстве, уменьшить потери со шлаком, повысить стойкость футеровки и
др. Переход на работу с низкокремнистым и маломарганцевистым чугуном
обеспечивает увеличение выхода металла минимум на 1,0-1,5%. Кроме того,
несколько облегчаются условия работы шлакоуборки, уменьшаются шлаковые
отвалы и т. п.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рис. 3. Влияние содержания кремния [Si]4 и фосфора [Р]ч в чугуне и
содержания углерода в металле перед выпуском [С] вып на выход жидкой стали
В то же время есть ряд негативных моментов:
1. Переработка маломарганцевистого чугуна связана с определенными
трудностями («свертывание» шлаков, повышенный угар и др.). Это недостаток,
но ситуация исправима. Переработка чугуна с низким содержанием марганца
должна сопровождаться такими приемами, как ввод в состав шихты
содержащих марганец добавок, оставление в конвертере шлака предыдущей
плавки, использование «ожелезненной» извести и др.
2. При использовании технологий, включающих внепечную обработку и
чугуна, и стали, может вызвать сомнение наличия в конвертере высокую
основность конечного шлака.
Снижение этой величины и ее пределов
определяет практика, причем при понижении основности эффективность
перехода на малокремнистые чугуны станет еще заметнее.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
3. Снижение содержания в чугуне кремния приведет к уменьшению доли
металлолома в шихте. На первый взгляд это недостаток. Однако события
последних лет показали, что в России не избыток, а недостаток качественного
лома. Приходится учитывать, что качество металлолома (прежде всего по
содержанию
примесей
цветных
металлов)
непрерывно
ухудшается;
соответственно сужаются возможности использования такого металлолома для
производства качественных сталей. Постепенно расширяется практика
использования в качестве охладителей различных железорудных материалов,
материалов типа
«синтиком», металлизованных железорудных окатышей и
др., что сопровождается существенным снижением содержания примесей
цветных металлов (по данным ряда заводов, в 1,5-2 раза).
При изучении малошлаковой технологии нельзя не отметить такой
известный технологический прием, как оставление в печи или конвертере
полностью или частично конечного жидкого шлака. При этом меняются и
тепловой баланс, и технология плавки. По расчетам 12-17% общего расхода
тепла конвертерной операции — это тепло конечного шлака. Шлак уже
сформирован, он содержит много СаО и оксидов железа, поэтому при его оставлении в конвертере снижается расход извести, уменьшаются потери железа
со шлаком и сокращается период формирования жидкоподвижного активного
шлака.
Необходимо только учитывать такие моменты:
а) постепенное накопление в шлаке фосфора (при многократном
оставлении шлака);
б) возможность возникновения выбросов при контакте жидкого чугуна с
жидким железистым шлаком.
Рассчитав количество шлака и содержание окислов железа в нём для
«обычных» условий конвертерной плавки, объясните следующее:
– что значит «малошлаковая технология» конвертерной плавки;
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
– как изменится количество шлака, если применить комплексную
обработку чугуна с целью удаления из него серы и фосфора;
– как изменится количество шлака, если обеспечить тщательное
скачивание доменного шлака;
– как изменится содержание окислов железа в шлаке по ходу продувки;
– каким образом можно снизить окисленность конечного шлака.
Таблица 3.
Варианты для расчёта количества и окисленности шлака
100
100
100
200
200
200
350
350
350
350
350
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
Мет.
завалка
1
Вариант
Практическая работа № 6
Расчёт расхода раскислителей и легирующих добавок
270
270
270
270
270
150
150
150
75
75
75
80
80
80
80
80
50
50
50
25
25
25
25,0
25,0
25,0
25,0
25,0
14,5
14,5
14,5
7,2
7,2
7,2
16500
16500
16500
16500
16500
9000
9000
9000
4500
4500
4500
310,0
310,0
315,0
315,0
315,0
183,0
183,0
183,0
92,0
91,5
91,5
Получено
Кислород,
металла,
м3
т
Чугун Лом Известь
Расход шихты, т
0,75
0,75
0,75
0,75
0,75
0,70
0,70
0,70
0,65
0,65
0,65
,%
0,65
0,65
0,65
0,65
0,65
0,50
0,50
0,50
0,20
0,20
0,20
,%
Чугун
Контролируемые параметры плавки
1370
1370
1370
1370
1370
1370
1370
1370
1370
1370
1370
%
,
0,10
0,10
0,10
0,10
0,10
0,10
0,10
0,10
0,10
0,10
0,10
([С]п/п),
%
Углерод
после
продувки
1640
1640
1640
1640
1640
1650
1650
1650
1660
1660
1660
(Т), °С
Температура
после
продувки
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Раскисление – процесс удаления избыточного кислорода для получения
стали с оптимальным содержанием кислорода для различных видов стали, т.е.
операция, обеспечивающая снижение активности кислорода до необходимых
пределов.
Легирование – процесс получения заданного содержания какого-либо
компонента или группы в готовой стали, помимо обычных примесей, либо Si и
Mn в повышенном содержании. Диапазон легирования конвертерной стали
представлен в табл. 4.
Таблица 4.
Диапазон легирования конвертерной стали, % (по массе)
Al
B
C
Ca
Ce
Co
Cr
Cu
Mg
Mn
0,02-5
0,0024,7
0,05-1
-
0,1-0,5
0,1-35
0,1-30
0,1-4
-
0,30-14
Mo
Nb
Ni
Pb
Se
Si
Ti
V
W
Zr
0,1-6
0,02-4,5
0,1-50
0,150,35
0,2-0,2
0,3-4
0,01-10
0,05-4
0,2-18
0,021,25
Иногда раскислителем и легирующим материалом может выступать один
и тот же элемент, т.е. происходит объединение данных процессов (присадка
ферросплавов). Специфика раскисления и легирования конвертерной стали –
ввод всех материалов в ковш на выпуске плавки – может приводить к
неравномерности объёма стали в ковше по химическому составу (решение:
продувка металла в ковше аргоном).
Расход раскислителей и легирующих материалов может быть определён
по формуле
,
где
– масса металлической завалки, т;
– выход жидкой стали, % (89...92%);
– содержание элемента в готовой стали, %;
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
– содержание элемента в металле после продувки перед
раскислением, %;
– содержание элемента в ферросплаве, доля в ед.;
а – усвоение элемента, доля в ед.
Главная трудность в расчётах расхода ферросплавов заключается в
непостоянстве угара вводимого элемента, на величину которого влияют многие
факторы: сродство элемента к кислороду, окисленность металла перед
раскислением, технология раскисления (вид ферросплава, место и порядок его
ввода в металл, продолжительность выдержки и пр.).
Существует ряд способов ввода в металл элементов и их сплавов:
- в конвертер в кусках в состав шихты;
- в кусках на поверхность расплава при сливе металла из конвертера, при
продувке газами, вакуумировании, обработке на агрегате печь-ковш;
- в кусках (слитках) под поверхность металла в ковше;
- под поверхность металла вдуванием порошкообразных реагентов;
- под поверхность металла в виде порошков в стальной оболочке
(порошковая проволока);
- под поверхность выстреливанием гранул, в которых находятся
порошкообразные элементы или их сплавы.
Все элементы для легирования подразделяются на три основные группы,
вводимых в металл:
1.
Cu, Co, Mo, Ni, W – практически неокисляемые кислородом,
вводятся:
а) в составе шихты;
б) в ковш при выпуске металла;
2.
Cr, Mn, Nb, V – вводятся в кусках при выпуске металла или при
дальнейшей обработке. К ним можно отнести с некоторыми оговорками Si и С.
3.
Al, B, Ca, Ce, Mg, Pb, Ti, Zr – необходимо вводить преимущественно
под поверхность металла одним из перечисленных выше способов.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Способность элемента к взаимодействию с кислородом и прочность
образующихся оксидов сравнивают по величине ΔG при данной температуре
на 1 моль кислорода. По снижению сродства к кислороду элементы
располагаются:
La-Ca-Be-Th-Ce-Zr-Al-Mg-Li-Ti-Si-B-V-C-Nb-Mn-Cr-P-Fe-Mo-
W-Co-Ni-Cu.
Средняя доля усвоения элемента по данным [3] составляет:
– для марганца - 0,85;
– кремния
- 0,85;
– ванадия
- 0,80;
– алюминия
- 0,20.
При раскислении металла в ковше угар основного элемента представлен
в таблице 5.
Таблица 5.
Угар элементов при раскислении и легировании [2]
№
Добавка
Условия и цель введения добавки
Угар
основного
элемента,
%
1
Ферромарганец
Раскисление кипящей стали, [С]н ˃ 0,1%
15…20
2
Ферромарганец
Раскисление кипящей стали, [С]н ˂ 0,1%
20…30
3
Ферросилиций
После предварительного раскисления
5…15
4
Ферросилиций
Без предварительного раскисления
15…30
5
Силикохром
Раскисление и легирование Cr
2…6
6
Ферротитан
После предварительного раскисления
35…60
7
Феррованадий
После предварительного раскисления
20…35
8
Алюминий
Раскисление
до 100
9
Алюминий
Легирование
10…50
Si
10…20
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Степень усвоения элементов, вводимых в сталеразливочный ковш при
выпуске металла из конвертера и при продувке металла аргоном на УДПК
(установка доводки плавочного контроля) по данным [1] приведена в табл. 6.
Таблица 6.
Степень усвоения элементов из корректирующих и микролегирующих
добавок (по данным комбината «Азовсталь» и ОАО «НЛМК») [1]
№
Элемент
1
Марганец
2 Алюминий
3 Алюминий
4
Кремний
5
Титан
6
Ванадий
7
Ниобий
8
Бор
9
Кальций
10
РЗМ
11 Цирконий
12 Углерод
Материал и вид добавки
Степень
усвоения, ед.
Ферромарганец, металлический
марганец, силикомарганец
Вторичный алюминий (чушки)
Первичный алюминий (катанка)
Ферросилиций (куски)
Ферротитан (куски)
Феррованадий (куски)
Феррониобий (куски)
Ферробор (куски)
Силикокальций (порошок)
Лигатура (куски)
Ферросиликоцирконий (куски)
Коксик, графит (порошок)
0,90
0,40
0,30...0,70*
0,90
0,80
0,90
0,95
0,55
0,15**
0,10
0,65
0,95
*В зависимости от соединения кремния и алюминия.
**В ковшах с основной футеровкой при Σ (FeO + МпО) в покровном
шлаке не более 2%.
Варианты для расчёта расходов раскислителей и легирующих материалов
приведены в табл. 7.
Таблица 7.
Варианты расчёта расходов ферросплавов
Вариант
1
Метал,
100
завалка, т
Марка
17ГС
стали
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
100
100
200
200
200
350
350
350
350
350
17Г2СФ
14Г2 09Г2С1 10Г2С1 16ГС 16ГБ 09Г2D 08Ю 15Г2СФД 12ГС
Химический состав некоторых марок стали и ферросплавов приведён в
табл. 11 и 12.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Для расчёта расхода ферросплавов необходимо сначала принять
определённую технологию раскисления и легирования: состав и вид
ферросплавов, способ их ввода в металл. Затем, используя рекомендации по
усвоению элементов,
рассчитать
расход
ферросплавов для выплавки
конкретной марки стали. Необходимые данные по составу металла перед
раскислением принять или рассчитать по методике определения остаточного
содержания сопутствующих элементов после продувки.
Остаточное содержание в металле примеси, которая распределяется
между металлом и шлаком, можно определить по формуле
,
где [Е] – остаточное содержание примеси, %;
– общее количество примеси в системе металл-шлак, кг (%);
gм – выход жидкого металла, кг (%);
gш – количество шлака, кг (%);
– коэффициент распределения примеси между шлаком и металлом,
выраженный отношением (Е) / [Е].
Определение остаточного содержания фосфора в металле
Применительно к процессу дефосфорации остаточное содержание
фосфора удобно представить в виде:
,
где
– содержание фосфора в шихте, кг (%);
– коэффициент распределения (Р 2О5) / [Р] (см. табл. 8).
Для предварительных расчётов можно применять: выход металла gM =
89...92%, количество шлака gш = 13... 17%, коэффициент распределения
фосфора 80... 100.
Следовательно: [Р] ≈ 0,1
.
Таблица 8.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Коэффициент распределения фосфора (Р 2О5) / [Р], [2]
Основность, В
2,6
2,8
3,0
3,2
3,4
3,6
6
46
50
57
64
71
77
(Р2О5) / [Р] при содержании (FeO), %:
8
10
12
14
16 и больше
53
62
71
80
89
57
66
75
83
92
64
73
82
91
100
71
80
89
98
107
78
87
96 105
114
85
94
103 112
120
В тех случаях, когда образующегося количества шлака недостаточно для
достижения требуемой степени дефосфорации, возникает необходимость в
наводке дополнительного шлака, количество которого можно рассчитать по
формуле
,
где индекс н – показатель до наводки дополнительного шлака;
индекс к – конечный показатель после наводки дополнительного шлака.
Определение остаточного содержания серы в металле:
Содержание серы в металле после продувки можно определить по
зависимости:
,
где
– содержание серы в металлической шихте, кг (%);
– содержание серы в неметаллической части шихты, кг (%);
. – количество серы, переходящее в газовую фазу, кг (%), (10...20%
Sших); gм – масса металла, кг (%), (89...92%);
gш – масса шлака, кг (%), (13…17%);
Ls – коэффициент распределения серы (см. табл. 9).
Таблица 9.
Коэффициент распределения серы [2]
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Основность
LS =
2,4
2,6
2,8
3,0
3,2
3,4
3,6
5,4
6,6
7,4
8,0
8,3
8,5
8,7
Количество синтетического шлака, необходимого для обработки стали в
ковше с целью глубокой десульфурации, можно рассчитать по несколько
упрощённой формуле:
,
где
,
– содержание серы в металле до и после обработки
синтетическим шлаком, %;
– коэффициент распределения;
– начальное содержание серы в синтетическом шлаке, %.
Для того, чтобы получить содержание серы в готовой стали [S]K =
0,005% из металла с содержанием [S]н = 0,030%, используя синтетический шлак
с содержанием серы
= 0,05 % и
= 50, необходимо следующее
количество синтетического шлака:
= 5% (или 5 кг на 100 кг металла).
Определение остаточного содержания марганца в металле:
Остаточное содержание марганца в металле можно рассчитать по
формуле
,
где
– содержание марганца в металлической шихте, %;
– масса металла, % (кг), (89...92%);
– константа равновесия реакции окисления марганца
;
(FeO) – содержание закиси железа в шлаке, %, (17...25% или расчёт).
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Приблизительное содержание марганца после продувки равно: [Мn] =
, [2]. Варианты данных для расчёта содержания фосфора, серы
0,2...0,3)
и марганца после продувки приведены в таблице 10.
Таблица 10.
Данные для расчёта остаточного содержания фосфора, серы и марганца
Вариант
12 13 14
0,10 0,09 0,08 0,07 0,06 0,05 0,06 0,07 0,08 0,09 0,10 0,07 0,10 0,09
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
0,05 0,04 0,03 0,02 0,03 0,04 0,05 0,04 0,03 0,02 0,03 0,03 0,02 0,05
0,60 0,55 0,50 0,45 0,40 0,35 0,30 0,25 0,20 0,15 0,10 0,5
0,3
0,4
Количество металла и шлака, основность и окисленность шлака
принимаются в рекомендуемых пределах или рассчитываются согласно
практическим работам.
При выборе степени усвоения вводимого элемента необходимо
учитывать окисленность ванны, косвенным показателем которой является
содержание
углерода
по
окончании
продувки.
В
случае
выплавки
особонизкоуглеродистой марки стали или при работе с так называемым
«передувом» (содержание углерода в конце продувки менее 0,07...0,06%) угар
ферросплавов существенно возрастает даже в случае комбинированной
продувки.
При разработке режима раскисления укажите способы, снижающие угар
ферросплавов и обеспечивающие их экономию.
Принципы присадки элементов в металл можно представить следующим
образом:
1) ввод элементов одним из вышеуказанных способов;
2) расчёт массы присадки таким образом, чтобы содержание элемента
было на нижнем пределе или несколько ниже;
3) отбор пробы после усреднения состава металла, по которой оценивают
концентрацию необходимых элементов;
4) корректирующая присадка элементов в ковш;
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
5) проведение усреднения состава металла – эта технология позволяет
уменьшить затраты сплавов и получить узкие пределы по составу.
Таблица 11.
Химический состав стали
№ Марка
п/п стали
1
08Ю
2 08ГСЮТ
Массовая доля элементов, %
С
Si
Мn
S
Р
А1
Другие
элементы
н.б. 0,04
н.б. 0,01 0,20...0,30 0,025
0,025
0,04...0,06
н.б. 0,09
0,30...0,60 0,70...1,10 0,030
0,030
0,02...0,07 Ti=0,05...0,10
3
09Г2
н.б. 0,12
0,17...0,30 1,45...1,65 0.025
0,025
0,02...0,06
4
09Г2С
н.б. 0,12
0,50...0,80 1.35...1,55 0,025
0,025
0,02...0,06
5
09Г2Д
н.б. 0,12
0,17...0,30 1,45...1,65 0,025
0,025
0,02...0,06 Cu=0,15...0,30
6
l0XHDП
н.б. 0,12
Сu=0,30…0,50
0,17...0,30 0,30...0,50 0,035 0,07...0,12 0,08...0,15 Сr=0,50...0,80
Ni=0,30…0,50
7
14Г2
0,12...0,18
0,17...0,30 1,20...1,45 0,025
0,025
0,02...0,06
8
17ГС
0,14... 0,20 0,40...0,60 1,05...1,25 0,025
0,025
0,02...0,06
9
16ГС
0,12...0,18
0,40...0,60 0,90...1,10 0,025
0,025
0,02...0,06
10
10сп
0,09...0,14
0,17...0,27 0,35...0,50 0,030
0,030
0,02...0,06
0,14...0,20
0,40...0,60 1,20...1,45 0,025
0,025
0,02...0,06 V=0,08...0,14
0,12...0,18
0,17...0,30 1,05...1,25 0,025
0,025
0,02...0,06 Nb=0,02...0,05
13 15Г2СФD 0,12…0,20 0,40...0,60 1,45... 1,65 0,025
0,025
0,02...0,06
11 17Г2СФ
12
16ГБ
14
Ст5сп
0,28...0,37
0,15...0,25 0,50...0,70 0,030
0,030
н.м. 0,01
15
Ст6сп
0,38...0,49
0,15...0,25 0,50...0,70 0,030
0,030
н.м. 0,01
н.б. 0,12
0,80...1,00 1,35...1,55 0,030
0,030
0,015...0,050
16 10Г2С1
17
15К
0,12...0,20
0,17...0,30 0,45...0,65 0,030
0,030
0,02...0,06
18
Ст3сп
0,14...0,20
0,12...0,22 0,40...0,55 0,030
0,030
0,02...0,06
V=0,08...0,14
Cu=0,15...0,30
Таблица 12.
Состав ферросплавов
Марка
Массовая доля, % (не более)
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
сплава
Основной
компонент, %
ФС 75
74...80 Si
ФС 65
63...68 Si
ФС 45
41...47 Si
СМн 20
72...74 Mn
СМн 17
72...76 Mn
СМн 10
74...79 Mn
ФМн 78
78...80 Mn
ФМн 75
75...79 Mn
ФМн 05
> 85 Mn
ФМн 1,5
85...90 Mn
Мр 0
> 99,7 Mn
Мр 2
> 99,5 Mn
ФХ 650
67...73 Cr
ФХ 200
68...74 Cr
ФХ 10
65... 75 Cr
ФХС 20
48...52 Cr
СК 10
10...15 Ca
СК 30
30...39 Ca
ФВд 48У0,4
48...56 V
ФВд 35У0,75
35...42 V
ФНб 60
55...65 Nb
Фти 68
Фмо 55
ФВ 70
68...70 Ti
55...67 Mo
71...78 W
АВ 97
н.м. 97,1
АВ 91
91,0
Mn
Si
0,4
0,4
0,6
20...22
17...20
14...17
2,0
1,0
2,0
2,5
С
Р
S
0,1
0,1
0,1
1,0
1,7
2,5
7,0
7,0
0,5
1,5
0,1
0,2
6,5
2,0
0,1
4,5
0,2
0,5
0,4
0,75
0,05
0,05
0,05
0,10
0,10
0,25
0,35
0,45
0,30
0,30
0,01
0,07
0,05
0,03
0,03
0,04
0,02
0,04
0,07
0,10
0,02
0,02
0,02
0,03
0,03
0,03
0,03
0,03
0,03
0,03
0,10
0,05
0.05
0,02
0,03
0,05
ГОСТ
1415-78
1415-78
1415-78
4756-77
4756-77
4756-77
4755-80
4755-80
4755-80
4755-80
6008-82
6008-82
4757-79
4757-79
4757-79
1861-77
4762-71
4762-71
0,02 14-5-98-84
0,10 14-5-98-84
1,8
2,0
1,5
1,5
18...23
46...56
54...68
2,7
1,8
2,0
2,0
0,9...1,
0,1 0,10 0,30
5
0,5
0,2 0,05 0,05
0,8
0,05 0,05 0,10
0,4
0,5
0,3 0,05 0,08
Сu
Mg 0,1 1,0 Pb 0,1
Zn 0,1
0,1
3,0
3,0
0,3 0,3
0,8
16773-86
4761-60
4759-79
17293-82
295-79
295-79
Библиографический список
1. Технология производства стали в современных конвертерных цехах /
С.В. Колпаков, Р.В. Старов, В.В. Смоктий [и др.]. – Москва: Машиностроение,
1991. – 462 с.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
2.
Бигеев, A.M. Математическое описание и расчёты сталеплавильных
процессов / A.M. Бигеев. - Москва: Металлургия, 1982. – 159 с.
3.
Технологическая инструкция ТИ 05757665 КК2-01-98.
4.
Якушев, A.M. Справочник конверторщика / A.M. Якушев –
Челябинск: Металлургия, 1990. – 447 с.
5.
Кудрин, В.А. Металлургия стали / В.А. Кудрин. – Москва:
Металлургия. – 1989. – 560 с.
6.
Металлургия
стали
/
В.И.
Явойский,
Ю.В.
Кряковский,
В.П. Григорьев [и др.]. – Москва: Металлургия, 1983. – 582 с.
7.
Методические указания к практическим работам по технологии
конвертерной плавки / Сост.: Е.И. Ермолаева. – Липецк: ЛГТУ, 2002. – 35 с.
8.
Роготовский, А.Н. Основы теории и технологии производства
стали: курс лекций по дисциплине «Теория и технология производства стали» /
А.Н. Роготовский, А.А. Шипельников, Т.В. Кравченко. – Липецк: Изд-во
Липецкого государственного технического университета, 2013. – 323 с.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
к практическим работам № 4-6
по технологии проведения конвертерной плавки
по дисциплинам
«Теория и технология производства стали - I» и
«Теория и технология производства стали - II»
Составители: Роготовский Александр Николаевич
Шипельников Алексей Александрович
Кравченко Татьяна Викторовна
Редактор Е.А. Федюшина
Подписано в печать
. Формат 60x84 1/16. Бумага офсетная.
Ризография. Печ.л. 2,3. Тираж 100 экз. Заказ №
Издательство Липецкого государственного технического университета
Полиграфическое подразделение Издательства ЛГТУ.
398600, Липецк, ул. Московская,30.
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
73
Размер файла
1 063 Кб
Теги
проведения, дисциплины, сталин, технология, конвертерного, практическая, 747, плавки, работа, производства, теория
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа