Технологические свойства:
Температура ковки, C: начала 1200, конца 800.
Свариваемость - РДС, необходимый подогрев и последующая термообработка, КТС, требуется последующая термообработка.
Обрабатываемость резанием - при HB 156-207 K тв.спл.=0,85,
Кб.ст.=0,65
Флокеночувствительность - чувствительна.
Склонность к отпускной хрупкости - склонна.
2. Анализ состава чугуна, внедоменная обработка чугуна, определение расхода реагентов на обработку.
Химический состав чугуна:
| С | Si | Mn | S | P |
| 4,8 | 0,85 | 0,75 | 0,08 | 0,24 |
Содержание примесей в целом соответствует оптимальному, за исключением серы, содержание которой в чугуне составляет 0,08% и является недопустимым, т. к. невозможно тогда получить сталь с содержанием серы менее 0,035%. С целью уменьшения содержания серы в чугуне проводится внедоменная десульфурация порошкообразной известью в потоке природного газа в ковшах миксерного типа.
Десульфурация чугуна известью.
[S]н=0,08
[S]к=0,03
Tч=1315С
[S]к=0,005+4,05[S]н/2,2q+0,23(S)изв.
[S]изв.=0,022
q=4,05[S]н/{2,2([S]к-0,005-0,23(S)изв.)}
q=4,05*0,08/2,2(0,03-0,005-0,23*0,022)=7,39 кг/т чуг
3. Определение максимально возможной доли лома.
Приход тепла
1) Qчуг.физ.=100[0,7451200+217+0,88(1290-1200)]=119020 кДж
С=4,8-0,9050,3=4,528
Si=0,85
Mn=0,75-0,9050,1=0,66
P=0,24-0,9050,02=0,222
Qчуг.хим.=14786*4,528+28160*0,85+7000*0,66+29606*0,222=102079 кДж
3) Gшл.=100[(1+3)*2,14*0,85+1,29*0,66+2,29*0,222+1]/(100-10)=10,71 кДж
Q FeO=4225*0,01*10*10,71=4525 кДж
4) Q Fe дым=5100*1,5=7650 кДж
Qприх.=233274 кДж
Расход тепла
1) Qст.физ.=90,3[0,7*1500+276+0,84(1539-80*0,3+100-1500)]=128400 кДж
2) Qшл.физ.=10,17(1,25*1615+210)=22666,4 кДж
3) Qгаз.физ.=0,9*4,528*1500*1,176*28/12+0,1*4,528*1500*1,892*44/12=20204 кДж
4) Qдым=(1,23*1500+210)*2,14=4398 кДж
5) Qпот.=(128400+22666+20204+4398)*3/97=5433 кДж
Qрасх.=181101 кДж
Q=233274-181101=52173 кДж
Q'=-1020,79+1284+214,521=477,7 кДж
Gл=52173*[1+477,7/(1190,2+1020,79)]/(1190,2+1020,79)=28,69 %
Повышение доли лома в шихте конвертера достигается путем увеличения прихода тепла в рабочее пространство конвертера. При переходе на работу с комбинированным дутьем несколько снижается количество поступающего в конвертер тепла в следствие меньшего развития окислительных реакций в ванне по сравнению с обычной продувкой кислородом сверху, а также охлаждающего действия донного дутья инертным газом.
С целью увеличения прихода тепла в рабочее прстранство конвертера используют комбинацию увеличения степени дожигания СО и предварительный нагрев лома.
Для увеличения степени дожигания CO используют двухъярусные фурмы. При этом большая часть образующегося CO2 является результатом взаимодействия с СО вторичного кислорода дутья верхнего яруса. При этом объем отходящих газов не увеличивается и нагрузка на газоочистку не возрастает.
Кроме того используют предварительный нагрев лома до 600С в полости конвертера природным газом.
Qдоп. лом=(600-20)*28,69*0,7=11648 кДж
q=11648/(1190,2+1020,79)=5,27%
Qco=0,3*23583*0,3*4,528=9610,5 кДж
q=9610,5/(1190+1020,8)=4,35%
Gл. max=28,69+5,27+4,35=38,31%
4. Продувка.
Комбинированное дутье способствует более полному рафинированию металла от примесей, обеспечивает повышение выхода годного.
Применение донной продувки инертным газом способствует интенсивному перемешиванию металлической ванны и соответственно приближает к равновесию реакции между металлом и шлаком.
Наибольшее распространение из этой группы процессов получил LBE-процесс (Lance-Bubling-Equilibrum), разработанный фирмой ABBED (Люксембург) и институтом IRSID (Франция). Процесс LBE предусматривает вдувание в металлическую ванну через пористые огнеупорные блоки в днище конвертера инертного газа (Ar, N2, CO2) в сочетании с верхним кислородным дутьем. Для верхней продувки используют специальную двухъярусную фурму, в которой кроме обычных сопел, предназначенных для вдувания кислорода в ванну, имеется ряд отверстий для потока кислорода для дожигания CO до CO2. Продувку инертным газом через пористые блоки начинают за несколько минут до окончания кислородной продувки сверху и продолжают ее в течение 1-2 мин после прекращения верхнего дутья. Опыт работы 310- и 210-т конвертеров LBE свидетельствует о повышении выхода годного на 0,5-0,6%, снижении расхода алюминия и кислорода на 1,2 м3/т. Благодаря высоким технико-экономическим показателям LBE-процесс широко внедрен в практику кислородно-конвертерного производства.
Для футеровки используются периклазоуглеродистые огнеупоры. Они обладают высокой термостойкостью, повышенной устойчивостью к проникновению шлака; на их поверхности образуется прочное шлаковое покрытие, которое обеспечивает высокую стойкость футеровки.
С целью повышения стойкости футеровки применяется доломитизированная известь.
Продувка.
| С | Si | Mn | S | P | Cu | Cr | Ni | |
| Чугун 61,7% | 4,8 | 0,85 | 0,75 | 0,03 | 0,24 | |||
| Лом 38,3% | 0,268 | 0,12 | 0,76 | 0,039 | 0,039 | 0,06 | 0,06 | 0,06 |
| ЖУР | 3,06 | 0,57 | 0,75 | 0,033 | 0,163 | 0,02 | 0,02 | 0,02 |
| Полупродукт | 0,3 | 0 | 0,1 | 0,025 | 0,02 | 0,02 | 0,02 | 0,02 |
Количество окислившихся примесей, кг/100 кг м.ш.
С: 3,06-0,905*0,3=2,788
Si: 0,57
Mn: 0,75-0,905*0,1=0,659
S: 0,033-0,905*0,025=0,01
P: 0,163-0,905*0,02=0,145
Расход кислорода на окисление примесей
C: 0,7*2,788*16/12+0,3*2,788*32/12=4,832
Si: 0,57*32/28=0,65
Mn: 0,659*16/55=0,192
S: 0,1*0,01*32/32=0,001
P: 0,145*5*32/4/31=0,187
Fe: 1,5*3*32/4/56=0,643
[O]: 0,9*0,01*16/32=0,0045
=4,832+0,65+0,192+0,001+0,187+0,643-0,0045=6,5
Определение расхода извести
| состав | SiO2 | CaO | MgO | Al2O3 | Fe2O3 | C | H2O | CO2 |
| известь | 3 | 70 | 23 | 1 | 1 | 2 | ||
| боксит | 20 | 4 | 52 | 18 | 6 | |||
| футеровка | 6,8 | 79,2 | 14,0 |
CaO SiO2
из футеровки 0,02
из боксита 0,024 0,12
из извести 0,7y 0,03y
из металлошихты 1,22
3=(0,044+0,7y)/1,34+0,03y)
y=6,518
Химический состав шлака
| источник шлака | SiO2 | CaO | MgO | Al2O3 | S | MnO | P2O5 | Fe2O3 | FeO |
| металлошихта | 1,22 | 0,009 | 0,851 | 0,332 | 0,088 | 0,78 | |||
| футеровка | 0,02 | 0,28 | |||||||
| боксит | 0,12 | 0,022 | 0,312 | 0,108 | |||||
| известь | 0,195 | 4,56 | 1,5 | 0,065 | |||||
| итого, кг | 1,513 | 4,602 | 1,78 | 0,312 | 0,009 | 0,851 | 0,332 | 0,261 | 0,78 |
| % | 20,16 | 48,18 | 4,16 | 4,49 | 0,001 | 9,21 | 3,779 | 2,5 | 7,5 |
масса шлака без оксидов Fe =9,399 кг
FeO=10%
Mшл.=8,319/0,9=10,44 кг
Масса оксидов Fe = 10,44-9,399=0,921 кг
FeO=0,783 кг
Fe2O3=0,261 кг
0,261-0,065-0,108=0,088 Fe2O3 поступит из Ме
0,792 Fe уходит в шлак
0,2 кислорода расходуется на окисление до FeO и Fe2O3
=100-0,792-1-0,5-1,5-4,172=92,04
1000/0,9204=1086,78 кг/т - расход металлошихты
383/0,9204=416,12 кг/т - расход лома
O2=6,5+0,2=6,7 кг
95% O2 усвоится
Состав технического кислорода : 99,5% O2, 0,5% N2
Расход технического кислорода : 6,7*22,4/(32*0,95*0,995)=4,962 м3
V N2 =4,962*0,005=0,0248 м3
M N2 =0,0248*28/22,4=0,031 кг
V O2 неусв.=(4,962-0,031)*0,05=0,246 м3
M O2 неусв.=0,246*32/22,4=0,352 кг
M O2 техн.=6,7+0,031+0,352=7,083 кг
q O2 =49,62/0,9204=53,91 м3/т
=53,91/3,5=15,4 мин.
q Ar =6*0,1=0,6 м3/т
Cостав и количество отходящих газов
| кг/100 кг м.ш. | м3 | % | |
| CO2 | 3,0668 | 1,4312 | 25,92 |
| CO | 4,554 | 3,6432 | 65,98 |
| H2O | 0,0688 | 0,0856 | 1,55 |
| O2 | 0,352 | 0,2464 | 4,46 |
| N2 | 0,031 | 0,0248 | 0,46 |
| SO2 | 0,002 | 0,0007 | 0,01 |
| Ar | 0,06 | 0,0896 | 1,62 |
| | 8,1146 | 5,5215 | 100 |
Материальный баланс
| Поступило | Получено | |||||
| № | кг/100 кг | № | кг/100 кг | |||
| 1 | чугун | 61,7 | 1 | полупродукт | 92,04 | |
| 2 | лом | 38,3 | 2 | шлак | 10,44 | |
| 3 | известь | 6,518 | 3 | газы | 8,115 | |
| 4 | боксит | 0,6 | 4 | корольки | 0,5 | |
| 5 | футеровка | 0,3 | 5 | выброс | 1,0 | |
| 6 | технический кислород | 7,08 | 6 | пыль | 2,143 | |
| 7 | аргон | 0,06 | 7 | итого | 114,24 | |
| 8 | итого | 114,54 | ||||
Невязка 0,3 (0,26%)
5. Внепечная обработка. Разливка.
| С | Si | Mn | S | P | Cu | Cr | Ni | |||||||
| Полупродукт | 0,3 | 0,1 | 0,025 | 0,02 | 0,02 | 0,02 | 0,02 | |||||||
| Сталь | 0,31-0,39 | 0,17-0,37 | 1,4-1,8 | 0,035 | 0,035 | 0,30 | 0,30 | 0,30 | ||||||
Легирование силикомарганецем СМн14
р=1,4/0,8*0,65=2,69 кг/100 кг
[Si]=2,69*0,14*0,8=0,3 кг
[Mn]=0,1+1,4=1,5 кг
[C]=0,3+2,69*0,8*0,025=0,354 кг
[P]=0,02+2,69*0,8*0,0025=0,025 кг
[S]=0,025+2,69*0,8*0,0003=0,026 кг
Ввиду ответственности выплавляемой стали необходимо провести ее внепечную обработку с целью дегазации и усреднения.
Для внепечной обработки используется установка циркуляционного вакуумирования (RH-процесс). Для этого процесса характерна высокая степень удаления водорода, большая гибкость и экономичность. Продолжительность обработки составляет 25 мин.