|
| ||||||||
|
Ферросплав |
Массовая доля элементов, % |
|||||||
|
С |
Mn |
Si |
Cr |
S |
P |
H |
N |
|
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
|
ФC 75 |
0,1 |
- |
65,0 |
- |
0,03 |
0,05 |
0,0008 |
0,001 |
|
ФМн 75 |
7,0 |
76,0 |
2,0 |
- |
0,03 |
0,45 |
0,0020 |
0,020 |
|
ФХ 800 |
0,5 |
2,0 |
2,0 |
65 |
0,05 |
0,08 |
0,0005 |
0,004 |
Содержание остаточной массовой доли легирующих и примесей в стали перед легированием составляет марганца – 0,088%, кремния – следы, углерода – 0,36%, серы – 0,012%, фосфора – 0,011%, хрома – 0,3%.
Требуемое количество массовых долей элементов в готовой стали: марганца -0,6%, кремния – 0,28%, углерода – 0,36%, серы – 0,015%, фосфора – 0,015%, хром – 0,9%.
Необходимое количество ферросплавов для легирования стали определяем по формуле:
ФСпл = М · ∆ [Эл] / η · с (27)
где ФСпл – количество вводимого ферросплава, кг/т стали;
М – масса металла, кг;
∆ [Эл] - массовая доля элемента, которую необходимо внести, %;
η – степень усвоения ферросплава;
с – содержание элемента в ферросплаве, масс. доли, %
Требуется внести с ферромарганцем 0,592% марганца. Степень усвоения ферромарганца в ковше составляет 95%. Необходимое количество ферромарганца
ФМн 75 = 1000 · 0,592/0,95 · 76 = 8,0 кг/т стали;
ФМн 75 = 8,0 кг/т жидкой стали или 2000 кг. на плавку.
Требуется внести с ферросилицием 0,28% кремния. Степень усвоения ферросилиция в ковше при пульсирующей продувке составляет 92%. Необходимое количество ферросилиция
ФС75 = 1000 · 0,28/0,92 · 80 = 3,9 кг/т стали;
ФС75 = 4,05 кг/т жидкой стали или 1012,5 кг. на плавку.
Требуется внести с феррохромом 0,6% хрома. Степень усвоения феррохрома в ковше при продувке составляет 98%. Необходимое количество феррохрома
ФХ800 = 1000 · 0,6/0,98 · 65 = 9,41 кг/т стали
ФХ800 = 9,41 кг/т жидкой стали или 2352 кг. на плавку.
Количество внесенных элементов с ферросплавами показаны в таблице 16.
Таблица 16 – Количество внесенных элементов с ферросплавами
Ферросплав
Содержание вносимых элементов, массов. доля, %
С
Сr
Мn
Si
S
P
1
2
3
4
5
6
7
ФМн75
0,0570
-
0,59200
0,016
0,00020
0,0036
ФХ800
0,0090
0,6
-
0,019
0,00050
0,0003
ФС75
0,0008
-
0,0016
0,280
0,00008
0,0002
После легирования сталь будет иметь химический состав, который показан в таблице 17.
Таблица 17 – Химический состав стали после легирования и науглероживания
С
Mn
Si
P
S
Cr
0,42
0,68
0,315
0,015
0,0127
0,9
2.2.8 Изменение температуры в процессе внепечной обработки металла
В процессе производства стали без дополнительного подогрева на технологических стадиях между выпуском металла и разливки на МНЛЗ, температура металла все время уменьшается.
Температуру металла в печи перед выпуском можно найти из соотношения
Твып = ∆Т1 + ∆Т2 + ∆Т3 + ∆Т4 + ∆Т5 (28)
где ∆Т1 – падение температуры стали при выпуске из печи, ºС;
∆Т2 - падение температуры стали при транспортировке стальковша до стенда
продувки, ºС;
∆Т3 - падение температуры стали при продувке в ковше, ºС;
∆Т4 - падение температуры стали при транспортировке стальковша от стенда до
МНЛЗ, ºС;
∆Т5 - заданная температура в промковше, ºС.
Падение температуры при выпуске стали из печи за счет излучения струи металла в атмосферу цеха и нагрев футеровки ковша и ввода ТШС составляет 60ºС.
Падение температуры стали при транспортировке стальковша до стенда и от стенда до МНЛЗ можно принять равным 20ºС.
При продувке и с учетом ввода ферросплавов температура металла падает на 20ºС.
Необходимая температура металла в стальковше перед разливкой
Тс.к = Тлик + Тп.к. + Ткр + 20 (29)
где Тлик – температура ликвидус стали, ºС;
Тп.к – температура стали в промковше, ºС;
Ткр – температура в кристаллизаторе, ºС.
Тлик = 1539 - 79[С] - 12[Si] - 5[Mn] - 25[S] - 30[P] + 2,7[Al] (30)
Тлик = 1539 – 79,0 · 0,17 – 12 · 0,5 – 5 · 1,38 – 25 · 0,04 – 30 · 0,035 + 2,7 · 0,03 =
= 1501ºС
Тс.к = 1501 + 10 + 20 + 20 = 1551ºС
Теперь легко подсчитать, что без принятия мер по дополнительному подогреву, температура стали на выпуске из ДПСА должна составлять
Твып = 60 + 20 + 20 + 1551 = 1650ºС
При необходимости сталь подогревают перед разливкой на МНРС химическим подогревом. Химический нагрев – это нагрев металла тепловым эффектом экзотермических реакций окисления элементов, растворенных в расплаве. Основными такими элементами являются алюминий и кремний. При окислении алюминия температура расплава может повышаться с максимальной скоростью 2-4ºС мин. Недостатками этого метода является значительное загрязнение стали неметаллическими включениями и невысоким коэффициентом полезного действия.
2.2.9 Разработка МНЛЗ
Выбор типа МНЛЗ
Для выпуска тонкого листа выбирается заготовка сечением 50 х 1200 мм. Принимается время разливки равное 90 мин., т.к. оптимальный вариант, когда время разливки равно времени плавки в ДПСА.
Найдем скорость разливки. Она определяется по формуле:
(31)
где ω – скорость разливки, м/мин;
М – масса металла в ковше, кг;
N – количество ручьем;
τ – допустимое время разливки, мин;
ρ – плотность стали, кг/м3;
φ – коэффициент, учитывающий потери времени при разливке.
ω = 210 ·/(1 · 0,05 · 1,2 · 7,65 · 90) = 5,1 м/мин.
Металлургическая длина машины определяется по формуле:
L = 300 · a2 · ω (32)
L = 1,1 · 0,052 · 5,1/(22 · 0,0252) = 5,61 м
Исходя из этого выбираем вертикальную машину с загибом. Управление для оценки допустимого базового радиуса технологической оси МНЛЗ записывается /9/.
(33)
Производительность МНЛЗ.
Производительность МНЛЗ рассчитывается по формуле:
(34)
где Р1 – пропускная способность при отливке заготовки определенного сечения,
т/год;
n – количество плавок в серии при разливке методом плавка на плавку
(принимаем n = 15 плавок);
М – масса металла, т;
Ф – фонд времени работы МНЛЗ, сут;
τ1 – время разливки стали из сталеразливочного ковша, мин;
τ2 – время подготовки машины к приему плавки без изменения размеров слитка,
мин.
Принимаем τ1 = 90 мин, τ2 = 40 мин.
Ф = 365 – (Тк + Тпп + Тт), (35)
где Тк – продолжительность капитального ремонта установки, 10 сут.;
Тпп – продолжительность планово-предупредительных ремонтов, 17 сут.;
Тт – продолжительность текущих ремонтов, 30 сут.
Тогда
Ф = 365 – (10 + 17 + 30) = 308 сут.
Производительность МНЛЗ равна:
3 Специальная часть
3.1 Исследования в условиях сталеплавильного производства
Продувка стали в ковше инертным или нейтральным газом стала обязательным элементом технологии выплавки стали в различных сталеплавильных агрегатах. С помощью этого метода решают достаточно большой круг вопросов, таких, как частичная дегазация, удаление включений, перемешивание, усреднение состава, тонкое регулирование температуры перед непрерывной разливкой и т.д. /13/.
Одним из важнейших результатов внепечной обработки нейтральными газами является улучшение свойств твердого металла практически без изменения его состава /14/. Так, например, твердый металл после его продувки аргоном характеризуется более высокими значениями модуля упругости, электропроводности и термо-э.д.с, а также пониженными значениями коэрцетивной силы. Проволока, изготовленная из этого металла, выдерживает большее число скручиваний до разрушения, а выносливость металлокорда на 27 – 102% больше, чем из металла не обработанная аргоном /15/.
Как уже отмечалось, продувка инертным газом способна существенно снизить содержание неметаллических включений и растворенных в металле газов только лишь при обработке стали в ковшах небольшой емкости (20 – 30 тонн). Для получения низкого остаточного содержания водорода при внеагрегатной обработке аргоном необходимый расход нейтрального газа должен составлять 2-5 м3/т /16/. Такие расходы можно достигнуть только пру продувке стали в ковшах малой емкости или газопроницаемой футеровкой днища. Для большегрузных ковшей это невыполнимо из-за конструктивных особенностей продувочных устройств и большой длительности продувки.
В большегрузном ковше продувка стали инертными газами влияет на однородность химического состава. Это обстоятельство особенно актуально при производстве высококачественной стали, разливаемой как на УНР, так и в слитки. Примером может служить производство низколегированной стали для труб большого диаметра «северного исполнения». В этом случае особенно важно получить точно заданный состав готовой стали. Обработка стали инертными газами в настоящее время получила наиболее широкое распространение. Такой обработке с целью усреднения температуры и химического состава металла подвергается почти вся сталь, разливаемая на МНЛЗ.
В целом, основной задачей технологии внепечной обработки стали нейтральными газами является усреднение расплава по химическому составу, температуре и дегазации расплава.
Под термином «газы в стали» металлурги обычно понимают концентрацию в ней водорода и азота. Кислород некоторые авторы не включают в это понятие в связи с тем, что методы борьбы с ним существенно отличаются от методов борьбы с водородом и азотом. Однако разработка и освоение устройств для определения активности кислорода в расплаве (актинометров) дало толчок к ряду исследований, направленных на совершенствование процесса раскисления стали /17/.
Вместе с тем на практике металлурги с определенной эффективностью ведут борьбу только с водородом и кислородом. Значительные трудности вызывает удаление из расплава азота. В ряде работ /18/ подтверждается факт нестабильного и незначительного удаления азота при внепечной обработке расплава нейтральным газом. Снижение содержания азота наблюдается только при продувке сталей, содержащих титан и алюминий, т.е. хорошо раскисленных сталей. При обработке нераскисленного металла аргоном дегазация расплава не сопровождается удалением азота.
Поэтому был предпринят ряд попыток по реализации различных методов активизации воздействия на расплав. К таким попыткам следует отнести вращение фурмы с пористыми насадками, с реверсом направления и заданной цикличностью, наложение ультразвуковых колебаний в диапазоне 102 – 102 Гц, применение дутьевого устройства в виде Сегнерова колеса, вращающегося роторного устройства и горизонтального расположения желобов под струями газа в расплаве. Применение этих методов несколько повышает эффективность обработки, но значительно усложняется изготовление дутьевых устройств и снижается надежность их в работе.
Следует отметить, что все вышеперечисленные разработки предполагают истечение продуваемого газа из сопловых устройств при низких давлениях, а, следовательно, относительно низких скоростях.
Как отмечалось в предыдущем разделе, основным параметром, характеризующим возможный уровень рафинирования стали от газов и неметаллических включений является степень дисперсности вдуваемого нейтрального газа. Описанные в литературе дутьевые режимы обработки больших объемов металла /19/ характеризуются малыми удельными расходами газа и, как следствие, весьма невысокой степенью дисперсности вдуваемого газа.
Применяемый дутьевой режим обработки стали в большегрузных ковшах обычно характеризуется струйным режимом истечения газа и образованием пузырьков с минимальным диаметром порядка 3-4 х 10-2 м. Так как при продувке стали инертным газом в струйном режиме пузырь формируется не непосредственно на отверстии сопла, а на конце вытянутой струи (каверны), дробление вдуваемого газа до пузырьков такого размера происходит лишь частично. Кроме того, при этом возможен и обратный процесс, т.к. агломерация пузырьков. Подтверждением этого обстоятельства является тот факт, что основная масса выходит на поверхность зеркала металла в виде крупных пузырей. Соответственно при таких параметрах продувки и степени диспергирования газа уровень рафинирования стали в большегрузных ковшах от газов и неметаллических включений, определяемый, прежде всего, развитостью поверхности газ-металл, весьма низкий. Поэтому для увеличения межфазной поверхности газ – металл, весьма низкий. Поэтому для увеличения межфазной поверхности газ – металл было предложено использовать для продувки стали аргоном (или азотом) в большегрузных ковшах нестационарные (или пульсирующие) газовые струи.
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10
При использовании материалов активная ссылка на источник обязательна.