Реферат: Авторское выполнение научных работ на заказ. Контроль плагиата, скидки, гарантии, прямое общение с

diplomrus.ru - Авторское выполнение научных работ на заказ. Контроль плагиата, скидки, гарантии, прямое общение с автором.



Аннотация

Фарленков А.В. Оборудование и технология

производства стали марки 40ХНМА в условиях

предприятия ОАО «ЧМК» в дуговой сталеплавильной печи емкостью 100т.

Челябинск: ЮУрГУ, кафедра ПМП; 2011, 55 стр., 5 иллюстраций, 18 таблиц. Библиография литературы–5 наименований, 1 лист назначения, химического состава и свойства сплава, 1 лист чертежа ф. А4, один лист технологической схемы производства сплава, 1 лист результаты расчетов шихты и химического состава продуктов плавки.

В квалификационной работе рассматривается процесс получения стали 40ХНМА в условиях предприятия ОАО «ЧМК» электросталеплавилным способом с последующей обработкой стали в ковше-печи. Выполнен расчет плавильного агрегата (расчет геометрии и тепловой расчет футеровки), расчет шихты для производства сплава и химического состава продуктов плавки. Рассмотрены вопросы: охрана труда и техника безопасности, охрана окружающей среды.


Содержание

Введение……………………………………………………………………………………..

1 Характеристика завода, его сырьевая и энергетическая базы………………………….

2 Общая схема производства на заводе и сортамент производимого металла…………

3 Характеристика ЭСПЦ-2………………………………………………………………….

4 Основное технологическое оборудование цеха…………………………………………

5 Назначение стали 40ХНМА. Обоснование способа производства…………………….

6 Технологическая схема и технология производства стали 40ХНМА………………….

7 Расчет плавильного агрегата (Расчет геометрии. Тепловой расчет футеровки)……...

8 Расчет шихты для производства стали 40ХНМА и химический состав продуктов плавки…………………………………………………………………………………………

9 Охрана труда и техника безопасности. Охрана окружающей среды…………………..

10 Заключение………………………………………………………………………………..

Литература……………………………………………………………………………………

Приложения

Назначение, химический состав и свойства стали 40ХНМА А4

Электродуговая сталеплавильная печь А4

Технологическая схема производства стали А4

Результаты расчетов шихты и химического состава продуктов плавки А4


Введение

Впервые вопрос о создании в Восточных предгорьях Урала Бакальского (будущего Челябинского) металлургического завода возник в годы первой пятилетки. О начале его строительства заговорили в 1932-1933 годах. Проведя проектные и изыскательные работы, Ленинградский Гипромез при определении места под строительство завода отдал предпочтение Першинской площадке. Близость её к такому промышленному городу, как Челябинск, наличие вокруг площадки деревень давали возможность на первых порах строительства разместить часть рабочих. Расположение в этом регионе залежей энергетических углей, известняка, песка, глины и других материалов способствовало удешевлению строительства.

Планировалось, что завод будет работать на базе железных руд Бакальского месторождения и каменного угля Карагандинского месторождения. Решение о строительстве Бакальского металлургического завода было принято в 1940 году. Первым директором его назначили Якова Исааковича Сокола. Нападение фашистской Германии на нашу страну внесло значительные коррективы в планы и сроки строительства завода. Уже в конце 1941 года на строительную площадку начали пребывать составы с металлургическим оборудованием и людьми, эвакуированными из Ворошиловска, Липецка, Запорожья, Сталинграда, Электростали. Прибыли строительные механизмы и автотранспорт. Начальником строительства был назначен командующий 5-й сапёрной армии А. Н. Комаровский.

1942 год стал периодом бурного строительства нового предприятия. Форсировалось сооружение подсобных объектов по производству строительных материалов, Тургоякского известнякового карьера, Нижнее-Увельского рудника по добыче огнеупорных глин, Катав-Ивановского цементного завода, расширялся Потанинский кирпичный завод.

К концу апреля были готовы котлованы под строительство первоочередных блоков, а 1 мая 1942 года уложен первый кубометр бетона в фундамент электросталеплавильного цеха № 1.

Началось возведение первых цехов завода: механического электроремонтного, ремонтно-строительного, фасонно-литейного, ремонтно-котельного и других. Постановлением СНК СССР Бакальский металлургический завод переименовали в Челябинский металлургичекий завод (ЧМЗ). Работа кипела на всех участках. И вот настал волнующий момент. Первый электросталеплавильный цех, введённый в эксплуатацию в рекордные сроки, готов был выдать первый металл.


Завод продолжал строиться, вступали в эксплуатацию новые цехи. Металл с маркой «ЧМЗ» начал работать на оборону страны. К концу войны на заводе действовали коксохимический цех с двумя батареями, доменный с двумя печами, ЭСПЦ-1 с пятью печами, прокатный цех с двумя станами (800, 350), ТЭЦ с тремя котлами и одним турбогенератором и ряд обслуживающих цехов: железнодорожный, механический и другие. К концу войны в каждом третьем советском танке и боевом самолёте была челябинская сталь. За прошедшие полвека металлургический завод вырос в крупнейшее предприятие по производству качественных сталей и сплавов с полным металлургическим циклом.

Челябинский металлургический комбинат поставляет свою продукцию предприятиям наиболее ответственных отраслей машиностроения и промышленного строительства, экспортирует в зарубежные страны.


^ 1. Характеристика завода, его сырьевой и энергетической базы

В настоящее время Челябинский металлургический комбинат является одним из крупнейших производителей качественной стали в России.

Комбинат имеет полный металлургический цикл. Он специализируется на выпуске специальных сталей и сплавов. В составе предприятия около ста подразделений – коксохимическое, агломерационное, доменное, сталеплавильное производства, спецэлектрометаллургия, прокатное производство и мощный комплекс вспомогательных цехов. Производственные мощности позволяют производить в год, млн. тонн: кокса – до 2,5; чугуна – до 3,0; стали – до 4,0; проката – до 3,5. Кроме того, выпускаются химические продукты, огнеупоры и др.

За годы существования комбината освоена технология производства свыше тысячи марок сталей и сплавов и более четырёхсот профилеразмеров проката. Комбинат среди немногих предприятий страны получил право присваивать собственную марку – ЧС (челябинская сталь). И таких марок сталей создано на комбинате более 130.

На территории комбината, равной примерно 50 км2, находится большое количество цехов различного направления и назначения. Основные из них это аглофабрика, коксохимическое производство, доменный цех, кислородно-конвертерный цех (ККЦ), ЭСПЦ-2, ЭСПЦ-3, ЭСПЦ-6, листопрокатные цеха №1 и №2, прокатные цеха №1 и №3. Так же наряду с основными цехами и производствами имеется и ряд вспомогательных, это, например, такие как кузнечно-прессовый цех, термический цех, шлакоперерабатывающий цех, и др.

^ Сырьевая база комбината

Для производства чёрных и цветных металлов используют различные сырые материалы, являющиеся полезными ископаемыми или специально приготовленные материалы, а также отходы металлургического производства.

К сырым материалам металлургического производства, прежде всего, относят руды, топливо и флюсы.

^ Железорудное сырье. Основными поставщиками ЧМК руды, окатышей, агломерата являются Качканарский железорудный район, Бакальский ГОК, Златоустовский ГОК, Лебединский и Михайловский ГОК.

Основной базой комбината являются месторождения руды, находящиеся в области и прилегающих районах Казахстана. Комбинат получает около 40% всего рудного сырья с Бакальского рудоуправления - аглошихта, сырой сидерит, концентрат обожженного сидерита. Применяют аглошихты Златоустовского рудоуправления, окатыши Соколовско-

Сарбайского и Лебединского горно-обогатительных комбинатов. Истощение магнитогорского месторождения магнетитов и бакальских бурых железняков привело к тому, что приходится завозить значительную часть железной руды с КМА и из Карелии. Используются отходы собственного производства: колошниковая пыль, окалина, шламы от газоочисток.

^ Угли коксующиеся. Твёрдое топливо - кокс получают из измельчённых и обогащенных коксующихся каменных углей, получаемых из Кузнецкого, Донецкого, Копейского угольных бассейнов. Поставляются из шахт и обогатительных комбинатов Кузбасса, а также Экибастузкого и Карагандинского бассейнов Казахстана.

Топливо. Основным видом топлива для доменных печей является кокс, получаемый на коксохимическом производстве комбината. Природный газ получается по магистральному трубопроводу с Западной Сибири и Средней Азии. Мазут поставляется Челябинской нефтебазой. Также используется собственный доменный и коксовый газы.

^ Шлакообразующие материалы. При производстве чугуна, агломерата, стали, извести используется известняк Тургоякского и Агаповского месторождений. Плавиковый шпат поступает с Калагуйского рудника Читинской области, с Суранского месторождения, с месторождения «Солнечное» Карагандинской области, а также из Китая, Монголии, Таиланда.

Электроды. Для производства стали в электропечах используются электроды Японии, США, а также Челябинского электродного завода.

Металлолом. Одним из основных материалов для металлургического производства является металлический лом. Примерно треть всего количества лома составляет брак, литейные отходы, обрезь слитков, отходы при прокатке, ковки, а также стружка от обдирки слитков, т.е. собственные отходы. Остальная часть складывается из отходов, возвращаемых заводами — потребителями, и лома собранного отделениями «Вторчермета», «Углемета», машиностроительных и металлургических заводов.

^ Огнеупоры и огнеупорные массы. С Алексеевского месторождения поступает доломит для производства смол о доломитовых огнеупоров. Магнезитовые и хромомагнезитовые порошки и огнеупоры различных марок поступают с Саткинского комбината «Магнезит». Формовочные пески добывают из Кичигинского карьера. Динасовые огнеупоры поступают с Первоуральского динасового завода. Также огнеупоры поступают с Нижне-Тагильского огнеупорного завода и других заводов огнеупорной промышленности.

^ Ферросплавы, раскислители и легирующие. При металлургическом производстве для

раскисления стали и её легирования применяют раскислители и легирующие элементы в чистом виде или в виде сплавов с железом. Комбинат является крупным потребителем ферросплавов, раскислителей и легирующих. Основной частью сырьевой базы для производства стали по ферросплавам является ЧЭМК, также Серовский, Кузнецкий, Никопольский, Ключевской ферросплавные заводы. Ферромолибден поставляется из Китая, феррогитан - с Березниковского комбината, феррованадий — с Чусовского металлургического завода. Алюминий для металлургических процессов используют в виде проволоки, порошка, крупки и стружки. Поставщиками алюминия являются Краснотуринский, Каменск-Уральский алюминиевые заводы. Никель, применяемый для легирования, получают от Норильского, Уфалейского горно-металлургического комбинатов и Мончегорского завода «Североникель».

^ Энерговодо- и газоснабжение. Природный газ на комбинат поступает с Бухерского и Тюменского месторождения через Челябинскую ГРС. Кислород, азот, аргон, водород, сжатый воздух производят на комбинате. Техническая вода поступает с пруда-осветителя на Баландинском выпуске комбината, а питьевая вода — с Сугоякского месторождения подземных вод.


^ 2.06щая схема производства на заводе и сортамент производимого металла.

Рассмотрим кратко цеха и производства, которые непосредственно участвуют в технологической цепочке производства стали (руда-чугун-сталь-прокат), принятой на Челябинском металлургическом комбинате, то есть коксохимическое производство, аглофабрику, доменный цех, сталеплавильное производство (ЭСПЦ и ККЦ), прокатное производство.

Коксохимическое производство. Коксохимическое производство состоит из следующих цехов и участков: углеподготовительный; коксовые цехи №1 и №2; цехи улавливания № 1 и №2; смолоперегонный; пеко коксовый; цех ремонта коксохимического оборудования; электроремонтный участок; участок тепловодоснабжения; коксохимическая лаборатория.

Кокс получают сухой перегонкой каменных углей. Предварительно уголь дробят, обогащают для снижения зольности и усредняют. Для коксования используют смесь углей, взятую в определённом соотношении. Качество кокса в значительной степени определяется качеством углей.

Коксохимпроизводство - это завод внутри комбината. В его состав входит более 10 цехов и подразделений. Основной продукт - металлургический кокс, которым комбинат обеспечивается полностью для аглодоменного и сталеплавильного производства. Кокс характеризуется высоким уровнем качества. Попутный продукт - коксовый газ, из которого в процессе его переработки в цехах КХП вырабатывается 24 вида химической продукции: бензол, толуол, смолы, нафталин, сульфат аммония и многие другие продукты.

^ Для покупки или заказа полной версии работы перейдите по ссылке.


^ 3. Характеристика цеха ЭСПЦ-2.

Цех предназначен для выплавки шарикоподшипниковых, высококачественных углеродистых, легированных, конструкционных, инструментальных, свинецсодержащих повышенной обрабатываемости резанием, коррозионно-стойких и других сталей ответственного назначения.

Основное технологическое оборудование - электропечь ДСП-100И7, агрегат АКП фирмы "Фукссистемотехник", порциальный вакууматор ВП-130 фирмы "Вакметалл", Германия.

В цехе действует технология, предусматривающая выплавку стали в две стадии:

1.Получения жидкого полупродукта в печи ДСП-100И7, методами полного окисления или переплава отходов;

2.Выполнение операции по десульфурации, рафинированию, доводки по химическому составу и температуре в агрегате АКП с применением в случаях, предусмотренных технологией, вакуумной обработке стали в вакууматоре.

В соответствии с утвержденным проектным заданием в ЭСПЦ-2 предусматривается дупликс-процесс (конвертер-электропечь).

Основные размеры зданий цеха:

1.Гпавный корпус

шихтовый пролет - 30х463 м;

печной пролет - 24х463 м;

разливочный пролет - 24х499 м.

2.Отделение сыпучих материалов - 24х60 м.

3.Мех.мастерская

1 пролет - 12х36 м;

2 пролет - 8,5х26,5 м.

3. Энергетическое оборудование ЭСПЦ-2 Снабжение электроэнергией:

Электроснабжение цеха осуществляется с открытого распределительного устройства ТЭЦ и главной понизительной подстанции № 7.

^ Снабжение технической водой:

Техническое водоснабжение предусматривается от оборотного цикла водоснабжения доменного цеха.

Снабжение питьевой водой:

Обеспечение цеха питьевой водой осуществляется с Сугоякского водопровода через водопровод Ø219мм.


^ Снабжение сжатым воздухом:

Сжатый воздух подается по действующим трубопроводам в цех от компрессорных станций 2,4 и 5 и цеха компрессии воздуха.

^ Снабжение природным газом:

Все потребители природного газа обеспечиваются им от внутрикомбинатских сетей, подключенных к магистральному газопроводу Ø570 мм.

^ Снабжение аргоном:

Обеспечивается аргоном чистотой 99,99% производится от существующих блоков разделения воздуха КАР-30 №1,2.

Снабжение кислородом:

Снабжение кислородом осуществляется от блоков разделения воздуха БР-2М №1,2 по кислородопроводу Ø426 мм.

Хозбытовая канализация:

Предназначена для отвода бытовых вод от пунктов общественного питания и административно-бытовых помещений и выполнена из труб Ø150 и Ø200.

Промливневая канализация предназначена для отвода атмосферных осадков с кровли производственных зданий и прилегающих к ним территорий и выполнена из труб Ø200-500 мм.


^ 4. Основное технологическое оборудование цеха ЭСПЦ-2.

Оборудование печного пролета:

1)ДСП-100И7 (емкость 100 тонн);

2)Вакууматор ВП-130 фирмы "Вакметалл" (производительность 90 кг/ч, габаритные размеры 32000x20000x19500мм, диаметр всасывающего патрубка - 1370мм);

3)Закалочные краны Q—125/30т;

4)Закалочные краны Q—125/30т;

5)Эллельферадля ремонта кранов Q=3t,10т;

5)Кран-балки Q=3 Дт;

6)Печь для сушки ферросплавов (площадь пода-21 м, количество мульд загружаемых в камеру сушильной печи-8);

7)Тележки для уборки шлака Q=51t;

8)Машины заправочные, ленточные (емкость бункера-2,64м );

9)Бадьи загрузочные (ежостъ-95т, вес корзины с поддоном-28,7т);

10)Молот ковочный (вес падающей части-250кгс);

11)Подстанция для агрегата АКОС (напряжение-6/0,4кВ, с двумя трансформаторами ТМЗ-1000/6);

12)Шлаковые чаши V=11м3;

13)Машина скачивания шлака предназначена для скачивания шлака из сталеразливочных ковшей КС-130 в шлаковую чашу V— 11 м3, перед заливкой стали в АКОС.

^ Оборудование шихтового пролета:

1)Мульдомагнитные краны Q=30/15t;

2)Площадки для установки 14м3 контейнеров;

3)Урейфера V=1-1,5м3;

4)Тележки для передачи шихты в печной пролет Q=125t;

5)Весы стационарные тензометрические, платформенного типа Q=150t;

7)Мульдовые тензометрические весы Q=20t для взвешивания мульд с ферросплавами;

8)Мульдовые весы Q=5т;

9)Мульды V=0,6m3;

10)Конгейнфы для углеродистого лома V= 14,2м;

11)Лотки Q=20т;

12)Переносные бункера У=10м для сыпучих материалов; полумульды под магнезит;

13)Эл.тельфер Q=3t для ремонта кранов;

14)Кран-балки Q=3,2t;

15)Цеховые подстанции на напряжение 6/0,4кв, укомплектованные трансформаторами МТЗ-1000/6, ТАМ-1000/10, ТМ-1000/6.

^ Оборудование разливочного пролета:

1)Агрегат печь-ковш (АКОС) фирмы "Фукссистемотехник" Германия (мощность трансформатора-32000кВа, число фаз-3, емкость ковша~130т, диаметр электрода - 400мм);

2)Разливочные площадки (для разливки стали);

3)Разливочные краны Q=180/63/20г,сталеразливочные ковши КС-130,емкостью 130т; шлаковые чаши V=11 м3;

4)Шлаковые тележки;

5)Эл.теяльфера Q=3t,5t,10т;

6)Яма для ремонта ковшей;

7)Машина "Унидакс" для ломки футеровки ковшей;

8)Стенд для обработки ковшей;

9)Установка высокотемпературного нагрева футеровки ковшей;

10)Стенд для шлаковых чаш;

11)Траверса для переноски шлаковых чаш;

12)Кран-балка для ремонта крана;

13)Растворомешалка V=0,25 м3;

14)Цеховые подстанции на напряжение 6/0,4квт укомплектованные трансформаторами МТЗ-1000/6,ТАМ-1000/10, ТАМ-1000/6.


^ 5. Назначение выплавляемого сплава. Основание способа производства.

Сталь 40ХНМА используется для производства таких изделий как: коленчатые валы, клапаны, шатуны, крышки шатунов, ответственные болты, шестерни, кулачковые муфты, диски и другие тяжелонагруженные детали.Валки для холодной прокатки металлов.

Химический состав выплавляемой стали:

C

Si

Mn

Ni

S, до

P, до

Cr

Mo

Cu, до

0,37-0,44

0,17-0,37

0,5-0,8

1,25-1,65

0,025

0,025

0,6-0,9

0,15-0,25

0,3


Температуры критических точек:

Ac1=730, Ac3(Acm)=820, Ar3(Arcm)=550,  Ar1=380, Mn=320.

Механические свойства стали при Т=200С:

Сортамент


Размер,

мм

sв,

МПа

sT,

МПа

d5,%

y,%

KCU,

кДж /м2

Термообр.


Пруток

Ж 25

1080

930

12

50

780

Закалка и отпуск


Физические свойства стали:

T,

Град

E 10-5,

МПа

a 106,

1/Град

l,

Вт/(м·град)

r,

кг/м3

C,

Дж/(кг·град)

R 109,

Ом·м

20

2.15




39

7850




331

100

2.11

11.6

38




490




200

2.01

12.1

37




506




300

1.90

12.7

37




522




400

1.77

13.2

35




536




500

1.73

13.6

33




565




600




13.9

31










700







29










800







27











Технологические свойства стали:

Свариваемость: трудносвариваемая.

Флокиночувствителбность: чувствительна.

Склонность к отпускной хрупкости: не склонна.


6. Технологическая схема и технология производства стали 40ХНМА

6.1. Технологическая схема производства

Грузопотоки ЭСПЦ связаны с обеспечением приёма лома и загрузки его в печь; подачи и загрузки сыпучих шлакообразующих материалов, ферросплавов в печь; уборки шлака, разливки стали и транспортировки её на установку ковш-печь. После чего сталь разливается на МНЛЗ

Бадью с ломом на скраповозе подают в печной пролёт, снимают с тележки завалочным краном и устанавливают над печью с предварительно отведённым сводом. Саморазгружающаяся бадья раскрывается, и лом загружается в печь.

Шлакообразующие материалы и ферросплавы подаются к печи с помощью специализированного тракта подачи. Он включает группу расходных бункеров, в которых хранят оперативный запас материалов; систему доставки в них материалов; систему механизмов для выдачи материалов из бункеров, их дозирования и загрузки в печь.

^ Для покупки или заказа полной версии работы перейдите по ссылке.

Основные требования к ковшу-печи: контроль атмосферы над ванной (она должна быть нейтральной или слегка восстановительной); регулируемый нагрев металла без сильного износа футеровки и отрицательного влияния на состав металла (например, науглероживания); интенсивное перемешивание ванны без загрязнений металла атмосферой (вторичного окисления, азотирования).

Как правило длительность обработки стали на установке «ковш-печь» равна длительности плавки стали и её непрерывной разливке. Например, для 100 – т высокомощной дуговой электропечи этот цикл равен: плавка 40 мин – внепечная обработка 40 мин – непрерывная разливка 40 мин (40 – 40 – 40 мин). Ни один агрегат не может выбиться из этого цикла.


^ Для покупки или заказа полной версии работы перейдите по ссылке.


Рис.6.3. Схема установки ковш-печь

1-Токопроводящие электрододержатели; 2-графитиронанные электроды; 3-тракт подачи сыпучих материалов; 4-водоохлаждаемый свод; 5-инертная атмосфера;6-электрическая дуга; 7-рафинированный шлак; 8-перемешивание газом; 9-жидкий металл; 10-пористая продувочная пробка; 11-сталевоз; 12-газохоб; 13-рабочее окно; 14-вдувание порошка кокса; 15-вдувание порошка извести; 16-ввод проволоки.


7. Расчёт плавильного агрегата

7.1. Расчёт геометрии

С учетом современной технологии, предусматривающей работу дуговой печи с завалкой большей части металлической шихты и подвалкой оставшейся части лома после проплавления основной части шихты, необходимый для раз­мещения шихты объем рабочего пространства печи уменьшается, соответствен­но снижаются тепловые потери и увеличивается производительность печи в це­лом. Исходя из этого, расчет начнем с определения максимальной массы металла в печи Мм:

Mм = (l+k)∙M,

г
1102.2010.412.00 ПЗ


35


Изм Лист № докум Подп. Дата
де М - масса сливаемого металла за плавку, т; k - коэффициент избытка метал­ла, оставляемого в печи после слива, т.е. «болото» (k = 0,15...0,25).

Из анализа геометрических размеров действующих печей выведен стехио- метрический коэффициент (А = 0,35...0,40), связывающий максимальную массу металла в печи (Мм, т ) с диаметром рабочего пространства (D, м) на уровне па­нелей (рис. 7.1.),










Рис. 7.1. Геометрическая схема дуговой сталеплавильной печи: D — диаметр рабочего пространства, Dсв — диаметр свода печи, D1 — диаметр ванны по верхнему краю фу­теровки, d1 - диаметр верхнего основания конической части ванны, d2 - диаметр нижнего основания конической части ванны, Н — высота рабочего пространства пе­чи, h — высота ванны, h1 — высота конической части ванны, h2 — высота сферической части ванны,∆hф — запас конической части ванны, hф — высота цилиндрической части футеровки, hп — высота водоохлаждаемых панелей, hсв- высота подъема свода печи, dрэ — диаметр распада электродов, dэ— диаметр электрода.

1)Анализ геометрических параметров плавильного пространства действующих дуговых печей указывает на зависимость диаметра свободного пространства на уровне п
1102.2010.412.00 ПЗ


36


Изм Лист № докум Подп. Дата
анелей(D,м) от максимальной массы жидкого металла в печи (вместимости печи М, Т).

М = А∙D3,т

D=,

D = = 6,46, м.

2) Высота рабочего пространства печи

H= m• D, м,

где m= 0,5…0,7 H= 6,46• 0,7 = 4,522 м.

3) Максимальный объём жидкого металла в печи

Vм=М/ρж , м3.

где ρж = 6,8…7,4 т/м3 -плотность жидкого металла

VМ= 100/7,1= 14,084, м3.

4) Объём шлака

Vш=b∙М/ρж , м3,

где b=0,05…0,1- коэффициент, учитывающий долю шлака от массы металл,
20

ρж =2,8…3,2 т/м3-плотность жидкого шлака,

Vш=0,1∙100/ 3=3,33, м3,


5) Объём ванны печи

Vв = С∙(Vм + Vш), м3,

где С=1,1…1,15- коэффициент запаса, учитывающий резерв объёма, необходимый для кипения и перемешивания металла

Vв= 1,1∙(14,084 +3,33) =19,155 , м3.

6) Типичной формой круглой ванны является сфероконическая с углом откоса, равным 45 г
1102.2010.412.00 ПЗ


37


Изм Лист № докум Подп. Дата
радусов. При этом глубина ванны (h, м) зависит от вместимости печи.

M=100, т.

Примем глубину ванны h=1,2
7) Геометрически объём ванны V’в = Vк + Vс , м3,

где Vк и Vс -объём конической и сферической частей соответственно, м3.

8) Объём конической части

Vк = π∙(h1 + ∆h)∙ , м3,

где h1 = 0,8∙h- высота конической части, м,

h1 = 0,8∙ 1,2 = 0,96, м;

∆h=0,1…0,2 м- запас конической части; принимаем ∆h=0,15, м;

d1 = D1-2∙ ∆h, м- диаметр верхнего основания конуса;

D1=D-2∙ hф, м- диаметр по верхнему краю футеровки выше откосов;

hф = 0,25…0,35 м –запас футеровки; принимаем hф = 0,3, м;

D1 = 6,46-2∙0,3 = 5,86 м;

d1 = 5,86-2∙0,15= 5,56 м;

d2 = d1 -2∙ h1 = 5,56 - 2∙0,96 = 3,64, м- диаметр нижнего основания конуса;

.

9) Объём сферической части



где h2 = 0,2∙h – высота сферической части, м;

h2 = 0,2∙1,2 = 0,24, м Vв = С∙(Vм + Vш), м3,

.


10) Геометрический объём ванны

V’в = 18,705+1,255 =19,96, м3.

11) Проверка

,


(∆b не должна превышать ±5%).

12) Высота водоохлаждаемых панелей

hп = H-(h+∆h+ hф ), м,

hп = 4,522 -(1,2+0,15+ 0,3 )=2,872, м.

13) Объём свободного пространства между верхним и нижнем уровне панелей

.

14) Объём между уровнем откосов и нижним уровнем панелей.

.

15) Полный объём рабочего пространства печи

Vр.п. = Vв + Vф + Vп =19,155+9,82+94,08 = 123,055 м3.

16) Правильность расчёта определяется сравнением объёма рабочего пространства печи (Vр.п. ) с объёмом загружаемых в печь шихтовых материалов, основную часть которых составляет объём металлического лома (Vл)

Vл = , м3,

г
22


^ Изм Лист № докум Подп. Дата
де 1,1- коэффициент, учитывающий расход металлошихты, т/т стали;

л = 0,7..1,2 т/м3 ,



17) Загрузка металлошихты осуществляется в два приёма. При этом наибольшим является объём первой завалки (V’л ,м3).

V’л =k1 ∙Vл, м3,

Где k1 = 0,6…0,7- доля первой завалки

V’л =0,7∙ 157,143 =110 , м3.

18) Проверка

где K2 =0,85…0,95- коэффициент заполнения печи

.

(∆р.п. не должна превышать±5%).

19) Для определения размеров футерованного свода – диаметра (Dсв) и выпуклости (hсв)- необходимого рассчитать диаметр электрода (dэ), зависящий от установленной мощности трансформатора печи (S, Вт).

Диаметр электрода



где i=(20…40)∙104 А/м2 -плотность тока электрода;

^ Для покупки или заказа полной версии работы перейдите по ссылке.




^ 8. Расчёт шихты для производства сплава и химического состава продуктов плавки

химический состав металлической части шихты, масс.

материал

C

Si

Mn

Ni

S

P

Cr

Mo

Cu

Fe

30ХНМА

0,34

0,17

0,3

1,25

0,03

0,03

0,6

0,2

0,3

96,87

Чугун

4

0,6

0,5

0

0,02

0,15

0

0

0

94,73


^ МАТЕРИАЛЬНЫЙ БАЛАНС ПЛАВКИ СТАЛИ
В ДУГОВЫХ СТАЛЕПЛАВИЛЬНЫХ ПЕЧАХ

Рассмотрим технологию выплавки стали 40ХНМА в дуговой печи с последующей обработкой в ковше-печи. Доводка стали в ковше-печи ос­вобождает от необходимости жестко контролировать содержание серы в метал­ле по ходу плавки в ДСП.

Исходными данными для расчетов являются требования к данной марке стали. Состав стали 40ХНМА согласно ГОСТ 4543-71 приведен в табл. 1.

Таблица 1

Химический состав легированной конструкционной стали 40ХНМА, масс. %

C

Si

Mn

Ni

S, до

P, до

Cr

Mo

Cu, до

0,37-0,44

0,17-0,37

0,5-0,8

1,25-1,65

0,025

0,025

0,6-0,9


0,15-0,25


0,3



Расчет ведем на 100 кг металлошихты. Среднее содержание хрома в шихте для марки стали 40ХНМА не должно превышать 1%. В про­тивном случае образующиеся соединения оксидов хрома сильно понижают жидкотекучесть шлака, что затруднит ведение плавки.

В качестве шихты используем отходы стали 30ХНМА, имеющиеся в цехе, а также передельный чугун. При этом учитываем необ­ходимость наличия избыточного количества углерода для его последующего окисления. Исходя из этого, зададим в шихту 70 кг отходов стали 30ХНМА и 30 кг чугуна. Данные о фактическом химическом составе используемых материалов приведены в табл. 2.

Таблица2.Химический состав металлической части шихты, масс. % .

Материал

C

Si

Mn

Ni

S

P

Cr

Mo

Cu

Fe

30ХНМА

0,34

0,17

0,3

1,25

0,03

0,03

0,6

0,3

0,3

96,87

Чугун

4

0,6

0,5

0

0,02

0,15

0

0

0

94,73

С учетом массы компонентов и их химического состава определим массу элементов, вносимых каждым компонентом шихты, и представим результаты также в виде табл. 3.


Компоненты шихты

C

Si

Mn

Ni

S

P

Cr

Mo

Cu

Fe

Всего

Отходы

30ХНМА

0,24

0,119

0,21

0,875

0,021

0,021

0,42

0,21

0,21

67,8

70

Чугун

1,2

0,18

0,15

0

0,006

0,045

0

0

0

28,42

30

Всего

1,44

0,299

0,36

0,875

0,027

0,066

0,42

0,21

0,21

96,22

100
Таблица 3

Масса элементов, вносимых шихтовыми материалами, кг

Кроме металлической части шихты, в завалку сверху добавляют известь. В качестве примера используем известь, состав которой приведен ниже. Для наведения шлака в завалку на 1 т металлошихты обычно дают 15.. .30 кг извести.

Таблица 4

Химический состав извести, %.

Материал

CaO

SiO2

MgO

Al2O3

Fe2O3

П.п.п.

Известь

88

1,3

2

0,8

1,2

6,7


^ Период плавления

В период плавления происходит расплавление металлошихты, сопровож­дающееся окислением химических элементов, которые в виде оксидов перехо­дят в шлак. Помимо продуктов окисления шлак периода плавления образуется из вносимой в завалку извести, железной руды (если ее давали в завалку) и материала футеровки печи, попадающего в шлак в результате разрушения футеро­ванной части печи.

Продукты окисления компонентов металлического расплава вносят в шлак следующее количество оксидов.

Кремний. К окончанию периода весь кремний окисляется до Si02. Количе­ство окислившегося кремния 0,299∙1 = 0,299 кг. На окисление этого количества кремния потребуется 0,299 ∙32/28= 0,342 кг кислорода. При этом в шлак будет внесено 0,299∙6 0/28 = 0,64 кг Si02.

Марганец. Примем, что в период плавления до МnО окислится 35 % от вно­симого шихтой марганца, т.е. 0,36∙0,35 = 0,126 кг. На его окисление потребует­ся 0,126∙ 16/55 = 0,0576 кг кислорода. При этом в шлак будет внесено 0,126∙71/55 = 0,163 кг МnО.

Хром. При современной технологии плавки хром окисляется незначитель­но. Учитывая относительно невысокое содержание хрома в шихте примем, что в период плавления до Cr2O3 окислится около 5% от вносимого шихтой хрома, т.е. 0,420∙0,05 = 0,021 кг. На его окисление потребуется 0,021∙ 48/104 = 0,009 кг кислорода. При этом в шлак будет внесено 0,021∙ 152/104= 0,03 кг Сr203.

Железо. Примем, что в период плавления окислится 0,4% от вносимого шихтой железа, т.е. 96,22∙0,004 = 0,385 кг. Из них половина окислившегося же­леза уносится с пылью в виде Fe2O3. На окисление этого количества железа потребуется 0,385∙0.5∙48/112= 0,0825 кг кислорода. При этом образуется 0,385∙0,5∙112/160 = 0,135 кг. Fe203. В шлак будет внесено 0,385∙0,5∙72/56 = 0,247 кг FeO. На его образование требуется 0,385∙0,5∙16/56 = 0,055 кг кислорода.

Фосфор. Примем, что в период плавления в шлак из металла переходит 30% фосфора в виде Р2O5. Окислится 0,066∙0,3 = 0,0198 кг фосфора, на что потре­буется 0,0198∙80/62 =0,025 кг кислорода. При этом в шлак будет внесено 0,0198∙142/62 = 0,045 кг Р205.

Принимаем, что в период плавления углерод не окисляется, сера из металла не удаляется.

Учтем, что в завалку вместе с металлошихтой вводили известь в количестве около 2% от массы завалки или 2 кг на 100 кг шихты. С учетом получения необ­ходимой основности скорректируем это значение до 1,7 кг.

С известию вносится в шлак, кг:

СаО 0,880∙1,7=1,496, SiO2 0.013∙1,7=0,022,

MgO 0.020∙1,7 =0,34, А12O3 0,008∙1,7=0,014,

Fe2O3 0,012∙1,7=0.020 или в пересчете на FeO 0,020∙112/160∙72/56 = 0,018.

Вследствие потерь при прокаливании из извести удалится в атмосферу 0,067∙1,7 =0,114 кг СO2.

Во время работы печи происходит износ футерованной части подины и свода, продукты износа в виде соответствующих оксидов переходят в шлак. Со­став и
количество оксидов, вносимых футеровкой, зависят от применяемых ог­неупоров и качества кладки печи. При использовании периклазохромитовых ог­неупоров в период плавления в шлак поступает до 5 кг/т стали периклазового порошка (используемого для подварки подины) в виде MgO и до 1,2....1,4 кг/т продуктов разрушения футеровки. Если печь имеет периклазоуглеродистую на­бивную подину, водоохлаждаемые стены и свод, то расход периклазоуглеродистых огнеупоров принимается около 3 кг/т (или 0,3 кг на 100 кг металлошихты).

Примем, что подина набивная, выполнена из периклазоуглеродистой массы. По результатам выполненных расчетов определяем состав и количество шлака в конце

периода плавления (табл.5). Отдельно составляем баланс метал­ла за этот период (табл.6). Если по технологии плавки в печь присаживаются и другие добавки (железная руда, флюорит и т.п.), то их тоже необходимо учиты­вать в табл. 5.

При составлении баланса металла учтем, что в процессе плавки происходит науглероживание металла в результате износа графитированных электродов. Расход электродов на плавку в современных печах составляет 1,7...2,5 кг/т ста­ли. Примем расход электродов 2 кг/т или 0,2 кг на 100 кг шихты и усвоение уг­лерода ванной 75%. С учетом

^ Для покупки или заказа полной версии работы перейдите по ссылке.

Раскисление и легирование

Определим количество ферросплавов (см. табл. 10), которое необходимо присадить в металл для получения заданного состава стали. При этом, учитывая увеличение массы металла в процессе обработки, зададим содержание леги­рующих несколько выше среднего (см. табл. 9). Величину присадок определим по формуле

МФСПЛ=Мж.Ст. • ([C])гот.ст-([C])исх.ст)•100/[C]фспл• (100-Kуг)

где Мж.Ст. - масса жидкой стали, кг; [C]гот.ст[С]исх и [С]фспл - содержание леги­рующего элемента в готовой стали (среднее по данной марке стали), в ковше пе­ред раскислением, и в ферросплаве соответственно, %; Kуг.- угар