Определение и анализ технико-экономических показателей кислородно-конвертерной плавки с комбинир (стр. 6 из 7)
Он внесет примеси:
[Mn]= 13,408*0,009*0,75=0,0905кг/т
[С] = 13,408*0,006*0,75= 0,0603кг/т
[Si] = 13,408*0,25*0,75=2,514кг/т
[S] = 13,408*0,0003*0,75=0,003кг/т
[Р] = 13,408*0,0006*0,75=0,006кг/т
[Al]= 13,408*0,01*0,75=0,100кг/т
Твердый углерод:
Он внесет примеси:
[С] = 4,842*1*0,5= 2,421кг/т
С ферросплавами внесено всего:
Собщ=3,522кг/т
Siобщ=2,697кг/т
Mnобщ=8,005кг/т
Pобщ=0,307кг/т
Sобщ=0,284кг/т
Выход годной стали после легирования и раскисления:
М7нов=931,12+9,788*0,75+13,408*0,75+4,842*0,5=950,936кг/т
| минимум по ГОСТу | Сталь после легирования | максимум по ГОСТу | Подходит по ГОСТу | |
| С | 0,32 | 0,37 | 0,4 | + |
| Si | 0,17 | 0,28 | 0,37 | + |
| Mn | 0,7 | 0,84 | 1,0 | + |
| Cr | 0 | 0 | 0,3 | + |
| Ni | 0 | 0 | 0,3 | + |
| Cu | 0 | 0 | 0,3 | + |
| P | 0 | 0,032 | 0,035 | + |
| S | 0 | 0,034 | 0,035 | + |
Баланс раскисления стали марки 35Г на плавку
| ПРИХОД | РАСХОД | ||
| Ферросплав | Масса, кг/т. | Элементы | Масса, кг/т |
| ФМн1,5 | 9,788 | Элементы перешедшие в сталь, из них : | |
| ФС25 | 13,408 | C | 3,522 |
| Твердый углерод | 4,842 | Si | 2,697 |
| Mn | 8,005 | ||
| P | 0,307 | ||
| S | 0,284 | ||
| Fe | 8,064 | ||
| Потери углерода в виде СО и СО2 | 0,057 | ||
| Эл-ты – в шлак | 5,097 | ||
| ИТОГО | 28,036 | ИТОГО | 28,036 |
Для раскисления и легирования стали 35Г использовались среднеуглеродистые ферросплавы — они более дешевы, а требования по химическому составу стали допускают высокое содержание углерода. Сталь легировалась ферромарганцем, ферросилицием. В нашем случае операция легирования совмещена с операцией раскисления.
Данные в таблице №1 по остаточному содержанию элементов внесены из баланса кислородно-конвертерной плавки. Так как медь, хром и никель ограничены только верхним пределом по химическому составу, их дополнительное внесение в ковш не требуется.
Расход ферросилиция самый большой (13,408 кг/т. на плавку), так как кремния в стали после продувки нет, а требуется достаточно много. Всего внесено 28,036кг ферросплавов. По окончании операции раскисления и легирования содержания основных элементов соответствуют ГОСТу. Ферросплавы увеличивают себестоимость стали больше, чем их удельная масса, но позволяют получить большую цену на рынке.
Изменения в материальном балансе следующие (кг /т шихты):
Выход годной стали = 950,936кг/т
Шлак = 90,623кг/т
3.4 Внепечная обработка металла
Десульфурация.
Обработка стали в ковше жидкими синтетическими шлаками, как способ очищения металла от нежелательных примесей, был предложен в 1925 г. инженер А. С. Точинским; в 1933 г. аналогичный способ был запатентован французским инженером Р. Перреном. Практическую проверку прошли три разновидности этого способа:
а) обработка стали жидкими известково-железистыми шлаками с целью снизить содержание фосфора;
б) обработка основной стали кислым шлаком с целью снижения содержания кислорода и оксидных неметаллических включений;
в) обработка стали известково-глиноземистыми шлаками с целью десульфурации и раскисления металла. На практике широкое распространение (особенно в СССР) получила последняя разновидность этого способа.
Интенсивность и глубина протекания процесса определяются высотой падения струн металла, массами металла и шлака, физическими характеристиками и составом шлака и рядом других факторов. Содержащаяся в металле сера, взаимодействуя с СаО шлака, переходит в шлак. Поскольку синтетический шлак содержит обычно ничтожно малые количества таких окислов, как FeO и МnО, кислород, содержащийся в металле, стремится перейти в шлак (происходит раскисление металла); в шлак переходит также некоторое количество таких оксидных включении, которые хорошо смачиваются синтетическим шлаком или взаимодействуют с ним.
При обработке стали твердыми шлаковыми смесями качество и надежность металла повышаются вследствие снижения в нем содержания серы и неметаллических включений, Существенное значение имеет также возможность добиться при обработке металла ТШС более стандартных показателей качества от плавки к плавке. Расход ТШС равен приблизительно 10 кг. на тонну металла; при относительно малом количестве шлака легче обеспечить стандартность его состава и свойств. При производстве стали всегда неизбежны некоторые колебания ее состава и свойств от плавки к плавке и поэтому обработка металла ТШС строго стандартного состава и температуры позволяет решать очень важную задачу выпуска с металлургического предприятия надежной и стандартной продукции.
Дополнительные затраты на получение ТШС оправдываются уменьшением брака и выгодами, которые получает народное хозяйство, используя более качественную и надежную в работе сталь. Метод обработки металла ТШС получил широкое распространение, особенно в конвертерных и мартеновских цехах, так как в конвертерах и мартеновских печах трудно получать сталь с очень низким (<0,010 %) содержанием серы.
Расчет расхода твердой шлаковой смеси (ТШС)
При обработке стали синтетическим шлаком степень обессеривания LS должна составлять от 25 до 35 , но если в ковше нет шлака , то она составляет 3-4
LSя взяла равным 35
Задача внепечной десульфурации — снизить содержание серы до как можно меньшего значения. В принципе по ГОСТу сера подходит, но я снижу ее содержание до 0,02. . То есть [S]конеч должна быть равной 0,02.
Рассчитаем q — отношение массы шлака к массе металла в ковше.
q = 0,02 Þ для десульфурации требуется 0.02*950,93 = 19.0186кгшлака . Но в этот шлак входит шлак от раскисления, стоимость которого не учитывают. Следовательно, расход только ТШС составит 19,0186 – 5,097 = 13,9216кг/т.
В принципе, для процесса десульфурации путем наведения твердой шлаковой смесью шлака характерен показатель степени обессеривания от 25 до 35. Я взяла значение — 35. Показатель отношения массы шлака к массе металла составил 2% , он соответствует распространенному значению в цехе (3-5% СШ от массы стали).
Стоимость десульфурации выражена в себестоимости как стоимость израсходованной ТШС в разделе добавочные материалы
Дегазация. Расчет давления в вакууматоре.
Обработка металла вакуумом влияет на содержание в стали водорода и азота. Содержание водорода в металле определяется при прочих равных условиях давлением водорода в газовой фазе 
. При снижении давления над расплавом равновесие реакции 2[Н] Û Н2ГАЗ сдвигается вправо. Водород в жидкой стали отличается большой подвижностью, коэффициент диффузии его достаточно велик (DH = 1,2 — 1,5·10 -3 см/с), и в результате вакуумирования значительная часть содержащегося в металле водорода быстро удаляется из металла.
Процесс очищения металла от водорода и азота под вакуумом ускоряется одновременно протекающим процессом выделения пузырьков окиси углерода. Эти пузырьки интенсивно перемешивают металл и сами являются маленькими «вакуумными камерами», так как в пузырьке, состоящем только из СО, парциальные давления водорода и азота равны нулю ( 
и 
). Таким образом, при обработке металла вакуумом в нем уменьшается содержание растворенных кислорода, водорода, азота и содержание оксидных неметаллических включений; в результате выделения большого количества газовых пузырьков металл перемешивается, становится однородным, происходит «гомогенизация» расплава.
Соотношение между количеством водорода (азота), растворенного в металле, и давлением водорода в газовой фазе определяется выражением
При помещении металла в вакуумную камеру давление водорода (азота) в газовой фазе уменьшается, и он начинает удаляться из металла. Вакуум является очень эффективным средством уменьшения содержания газа в металле.
Азот интенсивно переходит в металл при кислородно-конвертерной плавке в зоне контакта кислородной струи с металлом при продувке ванны кислородом. На растворимость азота влияет состав металла. Примеси, образующие прочные нитриды (хром, марганец, ванадий, титан, алюминий, церий и другие редкоземельные металлы), повышают растворимость азота в стали; примеси, не образующие нитридов (углерод, фосфор) или образующие непрочные нитриды (кремний), но сами вступающие с железом в химическое взаимодействие, заметно снижают растворимость азота.
Размеры частиц азота, растворенного в металле, гораздо больше размеров частиц водорода, скорость диффузии в металле у них меньше. Даже в вакуумных печах удаление азота происходит весьма медленно.
Для успешного удаления азота и водорода из стали до приемлемой величины в вакууматоре требуется создать определенное давление. Рассчитаем, какое давление должно быть в ваккуматоре, чтобы получить данную концентрацию азота и водорода.