Кислородно-конвертерная плавка при переделе обыкновенных чугунов

Кислородно-конвертерная плавка при переделе обыкновенных чугунов

34

Министерство образования и науки Украины

Приазовский государственный технический университет

Кафедра металлургии стали им. И.Г. Казанцева

КУРСОВАЯ РАБОТА

По предмету: «Теория и технология производства стали в конвертерах и мартеновских печах»

На тему: «Кислородно-конвертерная плавка при переделе обыкновенных чугунов»

Выполнил ст.гр. И-07-МС1

Луценко Р.В.

Проверил проф. Бакст В.Я.

Мариуполь 2009

СОДЕРЖАНИЕ

Исходные данные………………………………………………………...…...…..3

1. Определение температуры металла в конце продувки…………….…......….4

2. Расчет материального баланса плавки………………………………….….....5

3. Расчет теплового баланса плавки……………………………...…………….22

Перечень источников………………………………………………..…………..34

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

Вместимость конвертора 130т;

Химический состав чугуна и лома - таблица 1.1;

Температура жидкого чугуна 13400С;

Марка выплавляемой стали 10ХСНД;

Интенсивность продувки ванны 3,3 нм3/(т*мин);

Химический состав чугуна, лома и готовой стали сводим в таблицу.

Табл. 1.1 Состав чугуна, лома и стали

1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ МЕТАЛЛА В КОНЦЕ ПРОДУВКИ

Требуемую температуру металла в конце продувочной операции находим последовательным расчётом.

Температура плавления (ликвидуса) стали:

tликв = 1539 - 88%С - 8%Si - 5%Mn - 4%Ni - 5%Cu - 2%V - 1,5%Cr - 25%Ti - 30%P.

tликв = 1539 - 88*0.09 - 8*0.8 - 5*0.5 - 4*0.5 - 5*0.4 - 1,5*0.6 - 30*0.35 = 15070С

Температура стали в кристаллизаторе:

tкр = tликв + (10ч150C);

tкр = 1507 + 13 = 1520 0C

Определяем температуру металла в промковше:

tпр.к = tкр + (15ч200C);

tпр.к = 1520 + 17 = 1537 0C

Температура металла в стальковше:

tcт.к = tпр.к + (10ч200C);

tcт.к = 1537 + 20 = 1557 0C

Необходимая температура металла перед внепечной обработкой:

tвнеп = tcт.к + (10ч200C);

tвнеп = 1557 + 17 = 1574 0C

Определяем температуру металла в конверторе по окончании продувки:

tкм = tвнеп + (30ч400C);

tкм = 1574 + 40 = 1614 0C

2. РАСЧЕТ МАТЕРИАЛЬНОГО БАЛАНСА ПЛАВКИ

Расчет ведется на 100 кг металлошихты (чугун + лом).

Предварительное определение расхода лома.

= [(3000 + 6430 + 1680 + 4720 + 21 + 4200) -

- (25,2+ + 2730)]/(30 + 64,3 + 16,8 + 47,2 + 0,21), кг (2.1)

где , , , - содержание соответствующих элементов в чугуне, %;

, - соответственно температура заливаемого в конвертер чугуна и температура металла в конце продувки, ;

- содержание углерода в металле в конце продувки, %. (принимаем равным нижнему пределу в готовой стали).

= [(3000*4 + 6430*0.8 + 1680*0.5 + 4720*0.04 + 21*1340 + 4200) -

- (25,2*1614 + 2730*0.09)]/(30*4 + 64,3*0.8 + 16,8*0.5 + 47,2*0.004 + 0,21*1340) = (50513 - 40919) / 463 = 20,72 кг

Расход чугуна, кг

 = 100 - =100 -20,72 = 79,28 кг (2.2)

Расход миксерного шлака составляет 0,6 - 0,9% от массы чугуна, кг

Принимаем

= (0,006 ч 0,009)Мч (2.3)

= 0,008 * 79,28 = 0,63 кг

Для выполнения дальнейших расчетов принимаем:

Количество загрязнений, вносимых ломом, кг

= 0,0065 • = 0,0065 * 20,72 = 0,13 кг (2.4)

Расход плавикового шпата в зависимости от параметров технологии находится в пределах 0,2 - 0,5 кг.

Принимаем

= 0,4 кг (2.5)

Расход футеровки составляет 0,2 - 0,3 кг.

Принимаем

= 0,3 кг (2.6)

Количество окалины, внесенной ломом, кг

= 0,012 • = 0,012 * 20,72 = 0,25 кг (2.7)

Количество примесей, внесенных металлошихтой, кг

= 0,01(•+ •) (2.8)

= 0,01(• + •) (2.9)

= 0,01(• + •) (2.10)

= 0,01(• + •) (2.11)

= 0,01(• + •) (2.12)

где , - соответственно масса чугуна и лома, кг;

, , , , , , , , , - содержание углерода, кремния, марганца, фосфора, серы соответственно в чугуне и ломе, %.

= 0,01(79,28 • 4 + 20,72 • 0,35) = 3,24 кг

= 0,01(79,28 • 0,8 + 20,72 • 0,4) = 0,72 кг

= 0,01(79,28 • 0,5 + 20,72 • 0,25) = 0,45 кг

= 0,01(79,28 • 0,04 + 20,72 • 0,04) = 0,04 кг

= 0,01(79,28 • 0,04 + 20,72 • 0,05) = 0,42 кг

Расход извести на плавку (), кг

Основность конечного шлака в зависимости от состава чугуна и марки выплавляемой стали (требуемых показателей дефосфорации и десульфурации) находится в пределах 3,0 - 3,6

Принимаем для расчета основность конечного шлака = 3,4

=

,кг (2.13)

- содержание кремния в металлошихте;

, и т.д. - содержание кремнезёма в используемых материалах;

, - содержание оксида кальция в используемых материалах (Табл.2.1)

, и т.д. - расход материалов.

Таблица 2.1 Химический состав неметаллической части шихты и других материалов, кроме оксидов железа и летучих

= {3,4[2,14*0,72 + 0,01(0,4*4,5 + 0,3*3,4 + 0,63*54,5 + 0,13*68,0)] - 0,01(0,4*7,6 +0,3*40,3 + 0,63*7,5 + 0,13*3,0)} / 0,01(90,0 - 1,5*3,4) =

= {3,4[1,54 + 0,01*50,2] - 0,01*20,25} / 0,849 = {6,94 - 0,2025} / 0,849 = 7,94 кг

Содержание оксидов железа в конечном шлаке:

= . (2.14)

где - температура металла в конце продувки, .

= 1,25 + 4•3,4 + 0,3 / 0,09 + •1614 = 20.78 %

= ; = ,

= 0.667•20.78 = 13.86 %

= 20.78 - 13.86 = 6.92 %

(предполагаем, что на 2/3 состоит из (%FeO)к и на 1/3 - из

Ориентировочный выход жидкого металла в конце продувки ()

Принимаем, что за время продувки окисляется весь кремний, 80 % марганца, 90 % фосфора. Потери железа с отходящими газами, выбросами, со шлаком (в виде корольков) превышают количество железа, восстановленного из оксидов, окалины, загрязнений скрапа и других материалов на 3,5 - 4,5 %.

В расчете принимаем эти потери = 3,5 %. Тогда

= , кг (2.15)

где , и т.д. - количество примесей, вносимых металлошихтой, кг;

= 100 - [(3,24 - 0,09) + 0,72 + 0,8•0,45 + 0,9•0,04 + 3,5] = 92,23 кг

Ориентировочное количество шлака:

= =,

где , и т.д. - расход материалов;

, и т.д. - содержание оксидов в материалах.

= 100•[(2,14•0,72 + 1,032•0,45 + 2,061•0,04) + 0,01•(0,4•94 + 0,63•83,7 + +7,94•95,5 + 0,13•97,0)] / [100 - 20,78] =

= 100•[2,09 + 0,01•861,2] / 79,22 = 13,51 кг

Уточнение количества примесей в металле в конце продувки:

Содержание углерода в металле должно соответствовать нижнему пределу его в готовой стали.

Содержание марганца определяем из балансового уравнения распределения марганца между шлаком и металлом:

= )]/

/,% (2.17)

- константа равновесия реакции окисления марганца, определяемая из уравнения:

lg = lg = ,

где

Т = + 273 = 1614 + 273 = 1887 К,

lg = - 3,06 = 0,2415, отсюда = 1,74

= [(79,28•0,5 + 20,72•0,25) + 0,775(0,63•9,4)] / [92,23 + + 20,78•1,74•13,51•0,775] = [44,82 + 4,59] / 470,8 = 0,104 %

Содержание фосфора:

= , (2.18)

где

 =

коэффициент распределения фосфора между металлом и шлаком, определяемый из табл.2.2

Табл. 2.2 Значения коэффициента распределения фосфора

При (%FeO)к = 13,86 %, и основности 3,4 :

Lp = 105

= = = 0,005 %

Содержание серы:

= , % (2.19)

где - коэффициент распределения серы металлом и шлаком, принимаемый по табл. 2.3.

Табл. 2.3 Значения коэффициента распределения серы

При основности 3,4 = 8,3

= = = 0.025 %

Содержание кремния в металле в конце продувки принимаем равным нулю.

= 0.

Уточненный химический состав металла в конце продувки, %:

= = 0,09 % ;

= = 0,104 % ;

= 0 %;

= = 0,005 % ;

= = 0,025 % ;

Остается примесей в металле, кг:

Углерода - = •/100 (2.20)

Страницы: 1, 2