Поможем в ✍️ написании учебной работы

Имя

Поможем с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой

Выберите тип работыЧасть дипломаДипломная работаКурсовая работаКонтрольная работаРешение задачРефератНаучно - исследовательская работаОтчет по практикеОтветы на билетыТест/экзамен onlineМонографияЭссеДокладКомпьютерный набор текстаКомпьютерный чертежРецензияПереводРепетиторБизнес-планКонспектыПроверка качестваЭкзамен на сайтеАспирантский рефератМагистерская работаНаучная статьяНаучный трудТехническая редакция текстаЧертеж от рукиДиаграммы, таблицыПрезентация к защитеТезисный планРечь к дипломуДоработка заказа клиентаОтзыв на дипломПубликация статьи в ВАКПубликация статьи в ScopusДипломная работа MBAПовышение оригинальностиКопирайтингДругое

Нажимая кнопку "Продолжить", я принимаю политику конфиденциальности

А.Н. Шаповалов

 

 

Основные положения технологии выплавки стали в кислородных конвертерах

 

Расчеты плавки стали базируются на теоретических представ­лениях о характере сталеплавильных процессов и практических дан­ных работы современных металлургических агрегатов.

Сущность классического кислородно-конвертерного процесса получения стали заключается в следующем: в агрегате (конвертере) проводят окислительное рафинирование металла, используя в качестве основного реагента газообразные окислители, и нагрев металла без подвода тепла из внешних источников за счет физического тепла жидкого чугуна и тепла экзотермических реакций; раскисление и легирование металла осуществляется в ковше.

Известны три основных способа продувки металла кислородом в современных конвертерах: продувка сверху, снизу и комбинированная.

 

Технология плавки стали в конвертерах с комбинированным дутьем

 

В конверторах с комбинированной продувкой стремятся сочетать достоинства верхней и донной продувок, устраняя или ограничивая их недостатки.

При продувке кислородом металла сверху и снизу плавка состоит из периодов, выполняемых в той же последовательности, что и при обычной продувке сверху. Подача кислорода снизу составляет 12-25 % от его общего расхода на продувку, а расход защитного природного газа – 9-12 % от расхода кислорода через донные фурмы. Кислородную фурму в начале продувки устанавливают в повышенном положении и удерживают заметно дольше, чем при продувке сверху. Это повышает долю дожигания СО до СО₂, что способствует увеличению доли лома в шихте. Окисленность шлака по ходу продувки и в конце ее занимает промежуточное положение между верхней и донной продувками, приближаясь к одному или другому уровню в зависимости от интенсивности донной про­дувки.

Наиболее распространенным вариантом комбинированной продувки является продувка металла кислородом сверху и нейтральными газами снизу. В качестве нейтральных газов используются N₂, Ar и реже СО₂, часто применяют смесь газов. Удельная интенсивность донной продувки составляет от 0,01 до 3 м³/т∙мин.

Как показал опыт, подача снизу даже сравнительно небольших количеств газа (например, 0,01—0,3 м³/(т∙мин) аргона или азота) позво­ляет существенно повысить интенсивность перемешивания ванны и сохранить практически все преимущества донной продувки.

На отечественных заводах продувку кислородом сверху ве­дут через обычные или двухъярусные фурмы, а нейтральные газы N₂, Ar снизу подают через одиночные фурмы, число которых из­меняется от 4 до 10, через многоканальные или щелевые огне­упорные блоки. Плавка состоит из тех же периодов, что и при продувке сверху.

При применении двухъярусной фурмы нижний ярус служит для прямого окисления примесей металла, а верхний - для дожигания СО до СО₂. Тепло этой реакции обеспечи­вает дополнительный нагрев ванны, чему способствует хорошее ее перемешивание газами, вдуваемыми через дно. Эти меры позволяют увеличить расход лома обычно до 35% и редко выше.

При производстве сталей с особо низким содержанием угле­рода или азота после остановки продувки, взятия проб и замера температуры проводится продувка металла аргоном при вертикальном положении конвертера в течение 2-6 мин без подачи кислорода.

При повалках конвертера через донные фурмы подается азот или аргон с минимальным расходом 0,02-0,08 м³/(т∙мин), а в период межплавочных простоев конвертер устанавливается горло­виной вниз с расходом азота 0,02-0,04 м³/(т∙мин).

 

Задание на выполнение расчета плавки стали в конвертере

 

Для выполнения расчета плавки стали в любом сталеплавильном агрегате необходимо располагать определенным минимумом исходных данных, которые студент получает из приложений А и Б в соответствии с номером своего варианта. Вариант задания, марку выплавляемой стали и способ кислородной продувки указывает преподаватель.

В приложении А приведены данные по вариантам о вместимости конвертера, химическом составе и температуре чугуна, интенсивности продувки, а также сведения о материалах плавки и способе разливки металла. В приложении Б представлены данные о химическом составе выплавляемых сталей.

Остальные, необходимые для расчета данные, выбираются самостоятельно, руководствуясь справочной литературой или практикой работы современных кислородно-конвертерных цехов.

В результате расчета должны быть определены расходы матери­алов, необходимые для выплавки стали заданного количества и хи­мического состава, температура металла, продолжительность плавки и производительность агрегата.

Расчет рекомендуется проводить в следующей последовательности:

- определение параметров плавки в конце продувки;

- определение расхода лома на плавку;

- расчет окисления примесей металлической шихты;

- расчет количества и состава шлака;

- расчет расхода дутья;

- расчет выхода жидкой стали перед раскислением и составление материального баланса плавки;

- составление теплового баланса плавки и определение температуры металла;

- расчет раскисления стали и ее химического состава;

- расчет расхода материалов на всю плавку и выхода продуктов плавки;

- определение удельной интенсивности продувки, продолжительности плавки и производительности агрегата.

В ходе проведения расчетов студентам необходимо самостоятельно выбирать и принимать данные, не оговоренные в задании, в приведенных в указаниях пределах (но отличающихся от данных примера) или в соответствии с данными справочной литературы. В последнем случае необходимо дать ссылку на источник.

 

Расчет расхода дутья

 

В качестве дутья в кислородно-конвертерной плавке используют технически чистый кислород с содержанием 99,5 % кислорода. Расход дутья следует определять по балансу кислорода. Кроме дутья, кислород поступает в ванну при разложении оксидов железа неметаллических материалов, а расходуется не только на окисление примесей металла, но и на дожигание части СО до СО₂, окисление железа, а также частично растворяется в металле и теряется в газовую фазу в начале продувки.

Расходные статьи баланса кислорода:

1. Потребность в кислороде для окисления примесей металла ( ) определяется по данным таблицы 5.

2. Расход кислорода на окисление железа определяют по количеству образующихся в конце продувки оксидов железа FeO ( ) и Fe₂O₃ ( ) – колонка «Всего» таблицы 8. Потребность в кислороде на образование оксидов железа составляет:

 

                                       (18)

                                                             (19)

 

3. Расход кислорода на дожигание СО. В зависимости от положения фурмы относительно поверхности металла 5-15% образующийся СО окисляется до СО₂. По реакции

{CO} + ½{O₂} = {CO₂}

на каждые 28 кг СО требуется 16 кг или 11,2 м³ О₂. .

Зная количество образующегося при окислении углерода СО (g_СО) из таблицы 5 и приняв степень дожигания СО в полости конвертера (η_СО, %), определяют расход кислорода на дожигание СО из выражения:

 

                                                      (20)

                                                            (21)

 

Приходными статьями баланса кислорода, кроме собственно кислородного дутья, является поступление кислорода от разложения оксидов железа неметаллических материалов FeO ( ) и Fe₂O₃ ( ). Количество оксидов железа, поступающих с неметаллическими материалами было рассчитано в таблице 8 – колонка «Итого». При их полном усвоении образуется кислорода:

 

                                      (22)

                                                           (23)

 

В итоге можно определить общую потребность в кислороде дутья для окислительного рафинирования (V_К):

 

V_К = +  +  – , кг.                                (24)

 

Обычно 5-10 % от этого количества приходится на потери кислорода в газовую фазу и растворение его в металле (П_O2, %). С учетом содержания кислорода в дутье (99,5 %) определяется общий расход дутья (V_Д)

 

                                (25)

                                                     (26)

 

 Избыток дутья при этом находится из уравнения

                                                    (27)

 

Пример выполнения расчета плавки стали в конвертере с верхней подачей дутья

 

В качестве примера ниже приведен расчет плавки стали марки 10 в кислородном конвертере вместимостью 300т при следующих условиях: чугун имеет температуру 1370˚С и содержит 4,5% С; 0,7% Si; 0,2% Mn; 0,10% Р и 0,030% S; продувка сверху с интенсивностью 1200 м³/мин; в качестве твердого окислителя применяются окатыши с содержанием 64,0% Fe и 2,5% FeO; расход твердого окислителя – 0,5%; в качес­тве разжижителя шлака используется плавиковый шпат в количестве 0,2%. Разливка осуществляется непрерывный способом.

Расход лома на плавку

 

Расход лома на плавку определяется из выражения (3) и для рассматриваемого примера составит

G_Л = 17,4 + 4,1 ∙ (4,5 – 4,0) + 9,5 ∙ (0,7 – 0,5) + 0,034 ∙ (1370 – 1330) +

+ 3,2 ∙ (0,2 – 0,2) + 11 ∙ (0,2 – 0,09) + 0,05 ∙ (1650 – 1640) = 24,33%.

В соответствии с заданием в качестве твердого окислителя, играющего роль дополнительного охладителя, используются окатыши, содержащие, %: 64,0 % Fe и 2,5 % FeO. Тогда охлаждающая способность окатышей, определяемая из выражения (4) составит:

S_ТО = 0,062 ∙ 64,0 – 0,014 ∙ 2,5 – 0,633 = 3,3 кг/кг.

 Следовательно, 1 кг окатышей по охлаждающему эффекту эквивалентен 3,3 кг лома.

На плавку расходуется 0,5% окатышей (или 0,5 кг на 100 кг металлошихты), поэтому расход лома должен быть уменьшен в соответствии с коэффициентом эквивалентности на 0,5 ∙ 3,3 = 1,65 кг.

Таким образом, ориентировочный расход лома на плавку составит 24,33 – 1,6 = 22,68 кг. Округляем до 22,7 кг.

 

РАСЧЕТ РАСХОДА ДУТЬЯ

 

В качестве дутья используется технически чистый кислород с содержанием 99,5% кислорода. Расход дутья определяется по балансу кислорода.

Потребность в кислороде для окисления примесей металла (см. таблицу 21) составляет 5,840 кг или 4,088 м³.

Кислород расходуется не только на окисление примесей металла, но и на дожигание части СО до СО₂, окисление железа, а также частично растворяется в металле и теряется в газовую фазу в начале продувки

Определим расход кислорода на окисление железа.

В таблице 23 в предпоследней колонке определно количество FeO (3,018 кг) и Fe₂O₃ (1,006 кг) в шлаке. Для их образования потребуется кислорода: 3,018×16/72 + 1,006 × 48 / 160 = 0,973 кг или 0,973 × 22,4 / 32 = 0,681 м³.

При этом окисляется железа 3,018 + 1,006 – 0,973 = 3,052 кг.

Определим расход кислорода на дожигание СО. В зависимости от положения фурмы относительно поверхности металла 5-15% образующийся СО окисляется до СО₂. Принимаем: 10% СО окисляется до СО₂. По реакции {CO} + ½{O₂} = {CO₂} на каждые 28 кг СО требуется 16 кг или 11,2 м³ О₂.

Так как при окислении углерода образовалось 7,164 кг СО (см. таблицу 21), то для окисления 10% этого количества (0,716 кг) потребуется кислорода:

0,716 × 16 / 28 = 0,409 кг или 0,409 × 22,4 / 32 = 0,287 м³.

С неметаллическими материалами поступает 0,037 кг FeO и 0,457 кг Fe₂O₃ (см. таблицу 23). При их полном усвоении образуется кислорода:

0,037 × 16 / 72 + 0,457 × 48 / 160 = 0,145 кг или

0,145 × 22,4 / 32 = 0,102 м³.

При этом восстанавливается железа 0,037 + 0,457 – 0,145 = 0,348 кг.

Общая потребность в кислороде дутья для окислительного рафинирования (V_К) составит:

V_К = 5,840 + 0,973 + 0,409 – 0,145 = 7,076 кг или 4,954 м³.

Обычно 5-10% от этого количества (принимаем 8 %) приходится на потери кислорода в газовую фазу и растворение его в металле. С учетом содержания кислорода в дутье (99,5%) определим общий расход дутья (V_Д). 

V_Д = (7,076 × 8 / 100 + 7,076) × 100 / 99,5 = 7,681 кг или 5,377 м³.

Избыток дутья примерно составит 7,681 × 8 / 100 = 0,614 кг.

 

Материальный баланс плавки

 

Составим баланс металла за период окислительного рафинирования.

Приход металла состоит из:

1) 100 кг металлошихты (чугуна и лома);

2) железа, восстановленного из неметаллических материалов (0,348 кг, см. п.13.5).

Расходная часть баланса металла включает в себя:

1) массу окислившихся примесей (4,314 кг, см. таблицу 21);

2) массу окислившегося железа (3,052 кг, см. п.13.5);

3) потери металла с выносами и выбросами. Принимаем 1кг;

4) массу миксерного шлака (0,4 кг, см. таблицу 22);

5) потери железа с пылью, определяемые по формуле (30)

G_П = 0,00001 × V_Г × К_П × Fe_П,

где G_П – масса железа, теряемого с пылью во время продувки, кг;

 V_Г – объем образующихся газов, м³;

 К_П – концентрация пыли в газе, г/м³ (обычно 150-250 г/м³);

Fe_П – содержание железа в пыли (обычно 60-80%).

Масса, объем и состав образующихся газов определяются в таблице 24.

 

Таблица 24 - Расчет образования газообразных продуктов плавки

Источник поступления		Количество, кг
		СО	СО2	Всего
Окисление углерода		7,164	1,251	8,414
Известь		-	6,02×5×0,01=0,301	0,301
Дожигание части СО		-0,716	0,716×44/28=1,126	0,409
Итого	кг	6,447	2,677	9,124
	м3	6,447×22,4/28=5,158	2,677×22,4/44=1,363	6,521
Состав газа, %		79,1	20,9	100,0

 

Принимаем К_П = 200 г/м³, Fe_П = 70%.

Тогда G_П = 0,00001 × 6,521 × 200 × 70 = 0,913 кг.

Таким образом, выход жидкого металла (G_М) перед раскислением составит:

G_М = 100 + 0,348 – 4,314 –3,052 –1,0 – 0,4 – 0,913 = 90,67 кг.

Материальный баланс плавки сведен в таблице 25.

 

Таблица 25 - Материальный баланс плавки

Задано		Получено
Наименование	кг	Наименование	кг
Чугун жидкий	77,300	Металл жидкий	90,672
Лом металлический	22,700	Шлак	12,576
Окатыши	0,500	Газ	9,124
Известь	6,016	Избыток дутья	0,614
Плавиковый шпат	0,200	Выносы и выбросы	1,000
Дутье	7,681	Потери железа с пылью	0,913
Футеровка конвертера	0,500	Невязка	- 0,003
Итого	114,90	Итого	114,90

 

Поскольку невязка составляет 0%, то расчет выполнен верно.

 

Оформление пояснительной записки

Пояснительная записка оформляется на листах формата А4 с отступами сверху, слева и снизу – 20 мм, справа – 10 мм. Оформление заголовков, библиографического списка и таблиц показано в тексте данных методических указаний. Пояснительная записка должна состоять из следующих частей:

1. Титульный лист;

2. Задание (исходные данные);

3. Содержание;

4. Введение;

5. Расчет плавки стали в конвертере с верхней подачей дутья;

6. Заключение;

7. Список использованных источников.

В разделе «Введение» формулируются основные задачи, решаемые при выполнении работы. Здесь следует указать основные технологические параметры, которые необходимо определить, а также их влияние на показатели кислородно-конвертерной плавки.

Раздел «Расчет плавки стали в конвертере с верхней подачей дутья» выполняется в соответствии с пунктами 3-12 данных методических указаний.

В разделе «Заключение» приводятся наиболее важные технологические параметры, характеризующие процесс плавки стали в кислородном конвертере.

Вопросы для самопроверки

 

1. Что понимают под названием: «Классический кислородно-конвер­торный процесс»?

2. Какие требования предъявляют к жидкому чугуну?

3. Каким требованиям должен отвечать металлический лом?

4. С какой целью используют металлический лом на плавку?

5. От каких факторов зависит расход лома на плавку?

6. Какие мероприятия позволяют повысить долю лома на плавку?

7. Назначение твердых окислителей при выплавке конвертерной стали?

8. С какой целью используется известь на плавку?

9. В каких случаях применяют известняк?

10. Какова роль плавикового шпата?

11. Как ведут продувку металла в конвертере (режим подачи дутья и ввода неметаллических материалов)?

12. Зачем применяют додувки металла?

13. Каким образом осуществляют раскисление и легирование стали?

14. Какие технологические операции составляют цикл плавки?

15. Какие газы использует в конвертерах донной продувки кисло­родом?

16. Почему в конвертерах донного дутья с применением кусковой извести необходима продувка металла до низких концентраций углерода?

17. Какие преимущества имеет использование порошкообразной извести?

18. Какое соотношение расходов кислорода при комбинированной продувке металла через верхнюю и донные фурмы?

19. Какие особенности имеет технология выплавки стали в конвер­терах комбинированной продувки металла кислородом сверху и нейтральными газами снизу?

20. На чем основан расчет плавки стали?

21. В какой мере зависит поведение составляющих чугуна от вида продувки и чем это объясняется?

22. От каких факторов зависит выход годного жидкой стали?

 

Приложение А

Варианты заданий для выполнения курсовой работы

Способ разливки – таблица 1

1 2 3 4 5 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5 1 2

Расход плав. шпата, %

0,1 0,2 0,3 0,4 0,1 0,2 0,3 0,4 0,1 0,2 0,3 0,4 0,1 0,2 0,3 0,4 0,1 0,2 0,3 0,4 0,1 0,2

Твердый окислитель – окатыши

FeO,% 0,1 0,2 1,5 0,3 1,4 0,4 1,3 0,5 1,2 0,6 1,1 0,7 1 0,8 0,9 0,1 0,3 0,6 0,8 1 1,2 1,4 Fe,% 59 60 61 62 63 64 60 61 62 63 64 61 62 63 64 60 62 64 61 63 65 60 расход, % 1 1,2 1,4 1,6 1,8 2 2,2 2,5 0,5 0,7 0,9 1,1 1,3 1,5 1,7 1,9 2,1 2,3 2,5 1 1,5 2

i, м³/мин

200 250 500 700 850 1000 1200 1400 1600 600 750 400 1000 1100 1800 300 450 550 750 900 1150 1350

Состав чугуна, %

S 0,02 0,04 0,017 0,039 0,016 0,036 0,015 0,035 0,022 0,033 0,024 0,031 0,026 0,029 0,027 0,015 0,02 0,026 0,018 0,032 0,022 0,025 P 0,05 0,15 0,06 0,14 0,07 0,13 0,08 0,12 0,09 0,11 0,1 0,09 0,08 0,07 0,04 0,02 0,03 0,05 0,07 0,09 0,12 0,15 Mn 0,2 1,5 0,3 1,6 0,4 1,4 0,5 1,3 0,6 1,2 0,7 1,1 0,8 1 0,9 0,2 0,3 0,4 0,6 0,7 0,5 0,3 Si 0,5 0,55 0,6 0,65 0,7 0,8 0,9 1 1,1 1,2 1,3 1,1 0,75 0,7 0,6 0,8 0,9 0,7 1,1 0,5 1,3 0,8 C 4,6 4,5 4,5 4,4 4,4 4,3 4,3 4,2 4,1 4 3,9 4 4,4 4,4 4,5 4,6 4,5 4,4 4,3 4,4 4,5 4,4

t_чугуна,  ºC

1350 1360 1370 1380 1390 1400 1410 1420 1430 1440 1450 1420 1400 1380 1360 1370 1390 1410 1430 1450 1480 1370

Садка конвертера, т

30 50 100 150 200 250 300 350 375 130 160 75 275 325 400 60 80 120 175 220 280 340

Номер варианта

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22

 

Приложение Б Химический состав сталей	Содержание, %	Ni	не более	0,25	0,25	0,25	0,25	0,25	0,25	0,25	0,25	0,25	0,25	0,25	0,25	0,25	0,25	0,25	0,25	0,25	0,3	0,3	0,3
		Cu		0,25	0,25	0,25	0,25	0,25	0,25	0,25	0,25	0,25	0,25	0,25	0,25	0,25	0,25	0,25	0,25	0,25	0,3	0,3	0,3
		P		0,035	0,035	0,035	0,035	0,035	0,035	0,035	0,035	0,035	0,035	0,035	0,035	0,035	0,035	0,035	0,035	0,035	0,035	0,035	0,035
		S		0,04	0,04	0,04	0,04	0,04	0,04	0,04	0,04	0,04	0,04	0,04	0,04	0,04	0,04	0,04	0,04	0,04	0,035	0,035	0,035
		Cr		0,1	0,1	0,1	0,1	0,15	0,15	0,15	0,25	0,25	0,25	0,25	0,25	0,25	0,25	0,25	0,25	0,25	0,70-1,0	0,80-1,1	0,80-1,1
		Si		до 0,03	0,17-0,37	до 0,03	0,05-0,17	0,17-0,37	до 0,07	0,05-0,17	0,17-0,37	0,17-0,37	до 0,07	0,05-0,17	0,17-0,37	0,17-0,37	0,17-0,37	0,17-0,37	0,17-0,37	0,17-0,37	0,17-0,37	0,17-0,37	0,17-0,37
		Mn		до 0,4	0,35-0,65	0,25-0,50	0,35-0,65	0,35-0,65	0,25-0,50	0,35-0,65	0,35-0,65	0,35-0,65	0,25-0,50	0,35-0,65	0,50-0,80	0,50-0,80	0,50-0,80	0,50-0,80	0,50-0,80	0,50-0,80	0,50-0,80	0,50-0,80	0,50-0,80
		C		до 0,06	0,05-0,12	0,05-0,11	0,05-0,11	0,07-0,14	0,07-0,14	0,07-0,14	0,12-0,19	0,17-0,24	0,17-0,24	0,17-0,24	0,22-0,30	0,27-0,35	0,32-0,40	0,37-0,45	0,42-0,50	0,47-0,55	0,17-0,23	0,24-0,32	0,36-0,44
	Марка стали			Сталь 05	Сталь 08	Сталь 08 кп	Сталь 08 пс	Сталь 10	Сталь 10 кп	Сталь 10 пс	Сталь 15	Сталь 20	Сталь 20 кп	Сталь 20 пс	Сталь 25	Сталь 30	Сталь 35	Сталь 40	Сталь 45	Сталь 50	Сталь 20Х	Сталь 30Х	Сталь 40Х

 

Продолжение приложения Б	Содержание, %	Ni	не более	0,3	0,3	0,3	0,3	0,3	0,3	0,3	0,3	0,3	0,3	0,3	0,3	0,3	0,3	0,3	0,3	0,3	0,3	0,3	0,3
		Cu		0,3	0,3	0,3	0,3	0,3	0,3	0,3	0,3	0,3	0,3	0,3	0,3	0,3	0,3	0,3	0,3	0,3	0,3	0,3	0,3
		P		0,035	0,035	0,035	0,035	0,035	0,035	0,035	0,035	0,04	0,04	0,035	0,035	0,035	0,035	0,035	0,035	0,025	0,025	0,025	0,025
		S		0,04	0,04	0,04	0,04	0,04	0,04	0,04	0,04	0,045	0,045	0,035	0,035	0,035	0,035	0,035	0,035	0,025	0,025	0,025	0,025
		Cr		0,3	0,3	0,3	0,3	0,3	0,3	0,3	0,3	0,3	0,3	0,3	0,3	0,3	0,3	1,30-1,60	1,30-1,60	0,80-1,10	0,80-1,10	0,80-1,10	1,10-1,40
		Si		0,17-0,37	0,17-0,37	0,5-0,8	0,9-1,2	0,4-0,6	0,4-0,6	0,5-0,8	0,8-1,1	0,60-0,90	0,60-0,90	0,17-0,37	0,17-0,37	0,17-0,37	0,17-0,37	1,00-1,40	1,20-1,60	0,90-1,20	0,90-1,20	0,90-1,20	1,10-1,40
		Mn		1,4-1,8	1,2-1,6	0,8-1,2	0,44-0,7	1,0-1,4	1,15-1,6	1,3-1,7	1,3-1,65	0,80-1,20	1,20-1,60	0,70-1,0	0,70-1,00	0,70-1,00	0,70-1,00	0,30-0,60	0,30-0,60	0,80-1,10	0,80-1,10	0,80-1,10	0,80-1,10
		C		До 0,12	0,12-0,18	0,09-0,15	0,12-0,18	0,14-0,20	0,15-0,20	до 0,12	До 0,12	0,30-0,37	0,20-0,29	0,12-0,19	0,17-0,24	0,27-0,35	0,37-0,45	0,29-0,37	0,37-0,45	0,17-0,23	0,22-0,28	0,28-0,34	0,32-0,39
	Марка стали			Сталь 09Г2	Сталь 14Г2	Сталь 12ГС	Сталь 16ГС	Сталь 17ГС	Сталь 17Г1С	Сталь 09Г2С	Сталь 10Г2С1	Сталь 35ГС	Сталь 25Г2С	Сталь 15Г	Сталь 20Г	Сталь 30Г	Сталь 40Г	Сталь 33ХС	Сталь 40ХС	Сталь 20ХГСА	Сталь 25ХГСА	Сталь 30ХГСА	Сталь 35ХГСА

Библиографический список

 

1. Марочник сталей и сплавов / Под ред. В.Г. Сорокина. М.: Машиностроение, 1989. – 638с.

2. Бигеев А.М. Математическое описание и расчеты сталеплавильных процессов. – М.: Металлургия, 1982. – 156с.

3. Бигеев A.M., Колесников Ю.А. Основы математического описания и расчеты кислородно-конвертерных процессов. М.: Металлургия, 1970. – 229 с.

4. Определение основных параметров технологии плавки стали в конвертере с верхней подачей дутья: Метод. указ. для выполнения курсовой работы. – Магнитогорск: МГМА, 1994. – 38с.

5. Теплофизические свойства топлив и шихтовых материалов черной металлургии. Справочник / В.М. Бабошин, Е.А. Кричевцов, В.М. Абзалов, Я.М. Щелоков. – М.: Металлургия, 1982. – 152с.

6. Емелин Б.И., Гасик М.И. Справочник по электрометаллургическим процессам. – М.: Металлургия, 1978. 287с.

 

 

 

 

 

 

А.Н. Шаповалов

 

 

 

В КИСЛОРОДНЫХ КОНВЕРТЕРАХ

 

 

Методические указания для выполнения

курсовой работы по дисциплинам

«Технология получения металлов и сплавов»,

«Металлургия стали»

для студентов, обучающихся по направлению

подготовки бакалавров 38.03.01 «Экономика»,

профиль «Экономика предприятий и организаций»,

всех форм обучения

А.Н. Шаповалов

 

 

ТЕХНОЛОГИЯ И РАСЧЕТ ПЛАВКИ СТАЛИ

 В КИСЛОРОДНЫХ КОНВЕРТЕРАХ

 

 

Методические указания для выполнения

курсовой работы по дисциплинам

«Технология получения металлов и сплавов»,

«Металлургия стали»

для студентов, обучающихся по направлению

подготовки бакалавров 38.03.01 «Экономика»,

профиль «Экономика предприятий и организаций»,

всех форм обучения

 

Новотроицк - 2015

УДК 669.18

 

 

Рецензенты:

 

Профессор кафедры металлургии стали НИТУ МИСиС, д. т. н. Явойский А.В.

 

Доцент кафедры технологии машиностроения ОГТИ, филиал ОГУ, к.т.н. Веселовский А.А.

 

Шаповалов А.Н. Технология и расчет плавки стали в кислородных конвертерах: Методические указания для выполнения курсовой работы для студентов направления 38.03.01 «Экономика». – Новотроицк: НФ НИТУ «МИСиС», 2015. – 55с.

 

Методические указания предназначены для выполнения курсовой работы, предусмотренной учебным планом подготовки бакалавров направления 38.03.01 «Экономика» по дисциплинам «Технология получения металлов и сплавов» и «Металлургия стали».

Изложены основные положения технологии классического кислородно-конвертерного процесса (с верхней продувкой), осо­бенности выплавки стали в конвертерах с донной кислородной и комбинированной продувкой.

Приведена методика упрощенного расчета ос­новных параметров технологии кислородно-конвертерной плавки, на примере классического кислородно-конвертерного процесса, с верхней подачей дутья.

Указания соответствуют ФГОС ВО подготовки бакалавров направления 38.03.01 «Экономика», обучающихся по профилю «Экономика предприятий и организаций».

 

Рекомендовано Методическим советом НФ НИТУ «МИСиС»

 

 

© Новотроицкий филиал

ФГАОУ ВПО «Национальный

исследовательский технологический университет «МИСиС», 2015

 

 

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение. 4

1 Основные положения технологии выплавки стали в кислородных конвертерах. 5

2 Задание на выполнение расчета плавки стали в конвертере. 10

3 Определение параметров плавки в конце продувки. 11

4 Определение расхода лома на плавку. 13

5 Расчет окисления примесей металлической шихты.. 14

6 Расчет количества и состава шлака. 18

7 Расчет расхода дутья. 21

8 Расчет выхода жидкой стали перед раскислением и составление материального баланса плавки. 23

9 Составление теплового баланса плавки и определение температуры металла. 25

10 Расчет раскисления стали и ее химического состава. 28

11 Расчет расхода материалов на всю плавку и выхода продуктов плавки. 32

12 Определение удельной интенсивности продувки, продолжительности плавки и производительности агрегата. 33

13 Пример выполнения расчета плавки стали в конвертере с верхней подачей дутья. 34

14 Оформление пояснительной записки. 49

Вопросы для самопроверки. 50

Приложение А. Варианты заданий для выполнения курсовой работы.. 51

Приложение Б Химический состав сталей. 52

Библиографический список. 54

 

Введение

 

В настоящее время выплавка стали в кислородных конвертерах является наиболее распространенным и прогрессивным способом ее производства. Это связано с высокой производительностью агрега­тов, относительной простотой их конструкции, высоким уровнем автоматизации процессов, гибкостью технологии плавки, позволяющей в сочетании с внеагрегатной обработкой и непрерывной разливкой получать сталь высокого качества и широкого сортамента.

Технология плавки стали в конвертере является важным звеном производственного процесса и определяет его основные технико-экономические показатели. Она состоит из совокупности различных операций, приемов и методов, выполняемых в определен­ной последовательности и сочетании для получения жидкого металла высокого качества.

Классический кислородно-конвертерный процесс представляет собой выплавку стали из жидкого чугуна с добавкой лома в конвертере с основной футе­ровкой и продувкой кислородом сверху через водоохлаждаемую фурму.

По своей сущности выплавка стали представляет из себя слож­ный комплекс физико-химических и тепловых процессов. Многообра­зие материалов, постоянное изменение их состава и температуры, недостаточная текущая информация о параметрах плавки, требуют систематической коррекции технологии плавки стали. Это приводит к необходимости проведения как прогнозных (до начала плавки), так и оперативных расчетов по ходу процесса.

На начальном этапе профессиональной подготовки спе­циалистов расчеты плавки стали целесообразнее выполнять вручную. В этом случае методика расчета направлена на изучение содержательной части конвертерного процесса в условиях современного металлургического производства.

При проведении расчетов сущность сталеплавильных процессов проявляется наиболее полно: прослеживаются роль и значение материалов, взаимосвязь между параметрами плавки и ее результатами.

В данной работе, на примере кислородного конвертера с верхней продувкой, приведена методика упрощенного расчета ос­новных технологических параметров выплавки стали. Расчет плавки стали в конвертере направлен на изучение принципиальных положений ста­леплавильного производства.