Министерство образования и науки Республики Казахстан
Некоммерческое акционерное общество «Торайгыров университет»
ИВАНОВ ИВАН ИВАНОВИЧ

ДИПЛОМНАЯ РАБОТА

Специальность 5В070900 – «Металлургия»


Павлодар

Министерство образования и науки Республики Казахстан
Некоммерческое акционерное общество «Торайгыров университет»
Факультет инженерии
Кафедра «Металлургия»

Допущен к защите

___ ________ 20__года

Заведующий кафедрой _____________М. М. Суюндиков

(подпись)


ДИПЛОМНАЯ РАБОТА
Снижение содержания азота при выплавке высококачественных низколегированных сталей в условиях ПФ ТОО "KSP Steel"
по специальности 5В070900 – Металлургия
Выполнил ___________ И. И. Иванов

(подпись)

Группа Мт-402

Нормоконтроль,

магистр, ст. преподаватель ____________ Д. Р. Абсолямова

(подпись)

Павлодар

2021

Содержание

	Нормативные ссылки Определения, обозначения и сокращения Введение	4 5 6
1	Описание текущей (проблемной) ситуации	8
2	Результаты литературного обзора	9
3	Варианты решения проблемы	13
	Заключение	14
	Список использованных источников	15

Нормативные ссылки

В настоящей работе использованы ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ 10157-79 − Аргон газообразный и жидкий. Технические условия.

ГОСТ 11255-75 – Мелочь коксовая. Технические условия.

ГОСТ 29220-91 − Концентраты плавиковошпатовые металлургические. Технические условия.

ГОСТ 4756-91 – Ферросиликомарганец. Технические условия.

ГОСТ 1415-93 − Ферросилиций. Технические требования и условия поставки.

ГОСТ 4761-91 – Ферротитан. Технические требования и условия поставки.

ГОСТ 2713-94 – Феррованадий. Технические требования и условия поставки.

ГОСТ 4762-71 – Силикокальций. Технические условия.

---

ГОСТ 4755-91 –Ферромарганец. Технические условия.

ГОСТ 13843-78 − Катанка алюминиевая. Технические условия.

ГОСТ 12359 − Стали углеродистые, легированные и высоколегированные. Методы определения азота.

ГОСТ 17745 – Стали и сплавы. Методы определения газов.

ГОСТ 18895 −Метод фотоэлектрического спектрального анализа.

ГОСТ 27809 − Чугун и сталь. Метод спектрографического анализа.

СТ ТОО 070341015761− Методы контроля химического состава стали.

ГОСТ 28033 – Сталь. Метод рентгенофлюоресцентного анализа.

ГОСТ 10243 – Сталь. Метод испытаний и оценки макроструктуры.

ASTM.E381 – Стандартный метод контроля макроструктуры травлением для стального сортового проката, сутунок, блюмов и поковок.

СТО 007-2015 – Метод контроля макроструктуры непрерывнолитой заготовки для производства сортового проката и труб.

Т 25000.00005–Выплавка стали в ДСП-60.

Т 250000.00008 – Внепечная обработка стали.

Т 25000.00007 – Обработка стали на вакуумном дегазаторе.

Т 25000.00099 «Производство горячекатаных бесшовных труб на ПФ ТОО «KSP Steel».

ГОСТ 632 – 80 Трубы обсадные и муфты к ним. Технические условия.

ГОСТ 633 – 80 Трубы насосно – компрессорные и муфты к ним. Технические условия.

СТО 002 – 2017 Заготовка непрерывнолитая круглого сечения.

С. 25000.00012 – Отбор пробы жидкой стали

Определения, обозначения и сокаращения

ЭСПЦ – электросталеплавильный цех;

ДСП – дуговая сталеплавильная печь;

АКП – агрегат ковш печь;

ВД – вакуумная дегазация;

МНЛЗ – машина непрерывного литья заготовок;

НЛЗ – непрерывнолитая заготовка;

ЛГП – линия горячего проката;

ГОСТ – государственный стандарт;

ТПП – трубопрокатное производство;

ЦПШ – цех переработки шихты;

ТУ – техническое условие;

НТД – нормативно – техническая документация;

ФМИ – физико – механические испытания.

Введение

Оценка современного состояния решаемой научной проблемы. В условиях ПФ ТОО «KSP Steel» для производства бесшовных труб нефтегазового сортамента используются углеродистые и низколегированные стали.

Для таких марок стали как 13ХФА и некоторых других по требованиям заказчиков предъявляются жесткие требования по содержанию азота (0,008 % + 0,003 %), что в условиях электросталеплавильного производства по сравнению с кислородно–конвертерным процессом производства стали довольно сложная задача.

---

Актуальность дипломной работы. На основании вышесказанного, можно заключить, что актуальным вопросом при производстве трубных сталей нефтегазового сортамента с пониженным содержанием азота является анализ факторов влияющих на поведение азота в процессе выплавки и разливки стали.

Целью дипломной работы являлся анализ факторов влияющих на поведение азота в процессе выплавки и разливки стали, оценка влияния азота в шихтовых материалах, материалах, используемых при выплавке и внепечной обработке стали, чистоты кислорода и других факторов на возможность достижения пониженного содержания азота в электростали, разработка рекомендаций по реализации имеющихся возможностей снижения содержания азота.

Задачами дипломной работы являлись:

• 
  литературный обзор и оценка влияния азота в шихтовых материалах, материалах, используемых при выплавке и внепечной обработке стали, чистоты кислорода и других факторов на возможность достижения пониженного содержания азота в электростали;
  
• 
  выбор мероприятий для выплавки сталей с пониженным содержанием азота.
  

Объектом дипломного исследования являются процессы выплавки и непрерывной разливки стали с пониженным содержанием азота.

Научная новизна. В результате проведенного анализа выявлены основные направления возможного снижения содержания азота в стали в процессе ее выплавки в ДСП, АКП, вакууматоре и разливке на МНЛЗ, а именно;

• 
  применять чистые по содержанию азота шихто­вые, легирующие, науглероживающие и шлакообразующие материалы. Использование металлизованного же­лезорудного сырья (окатыши и/или брикеты) позволяет снизить содержание азота в конечном металле;
  
• 
  Предусмотреть формирование пенистых шлаков с основностью (CaО+MgO)/(SiO₂+Al₂O₃) = 1,8 ÷ 2,2 од­новременно с продувкой кислородом и периодическим присаживанием углеродсодержащих материалов;
  
• 
  при выплавке низкоуглеродистого полупродукта для последующей внепечной обработки необходимо обе­спечить содержание углерода по расплавлении не менее 0,8 %, начало продувки при 1500–1540 °С, расход кисло­рода должен обеспечить скорость обезуглероживания не менее 0,06 %/мин, а электрический режим – достижение температуры выпуска при содержании углерода не менее 0,4 %. Это позволит исключить работу дуг при слабом ки­пении ванны в конце обезуглероживания;
  
• 
  при обработке стали в АКП основной задачей является исключение возможностей повышения содер­жания азота. Это может быть достигнуто наведением шлака и осуществлением режимов продувки металла ар­гоном, не приводящими к оголению поверхности жидко­го металла, прежде всего в зоне горения электрических дуг. Присадка ферросплавов и легирующих в АКП под шлак с контролем процесса горения электрических дуг. Раскисление металла по возможности следует произво­дить в ковше под шлаком, в том числе и углеродсодержащей проволокой. Десульфурацию металла следует про­водить до достижения содержания серы не более 0,010 %;
  
• 
  осуществлять вакуумирование глубоко раскис­ленного (до 0,002 % [О]) металла с пониженным содер­жанием серы при давлении не более 1,0 мм рт. ст. при расходе аргона 0,5 – 0,7 м³/т. При этом необходимо обе­спечить высокую герметичность вакуумной камеры для исключения подсоса (натекания) воздуха в процессе вакуумирования;
  
• 
  разливку стали на МНЛЗ следует проводить с защитой струи жидкого металла на выходе из сталеразливочного ковша в промежуточный ковш и из промежу­точного ковша в кристаллизатор. При этом необходимо исключать подсос воздуха в зону истечения струи. Целесообразно использовать промежуточные ковши с гер­метичными крышками и заполнением их пространства инертным газом.
  

---

Практическая значимость. Информация, полученная в процессе выполнения дипломной работы, позволит в дальнейшем более эффективно разрабатывать технологические процессы выплавки стали с пониженным содержанием азота в условиях ПФ ТОО «KSP Steel».

Теоретической и методологической базой являлась новая информация по выплавке стали для трубного производства и известные в специальной литературе методы расчета и проектирования металлургических заводов и технологических расчетов производства стали.

Практическая база написание дипломного проекта. Практической базой дипломного проекта являлись существующие технологии, которые осуществляются в электросталеплавильном цехе ПФ ТОО «KSP Steel».
1 Описание текущей (проблемной) ситуации
Основная деятельность KSP Steel связана с производством стальных бесшовных труб различного диаметра и назначения.

Завод KSP Steel включает в себя несколько основных цехов: цех подготовки шихты (ЦПШ), электросталеплавильный цех (ЭСПЦ), трубопрокатное производство (ТПП), машиностроительный комплекс (МК), ферросплавное производство (ФП), шаропрокатное производство (ШП).

В условиях ПФ ТОО «KSP Steel» для производства бесшовных труб нефтегазового сортамента используются углеродистые и низколегированные стали.

Выплавка сталей обыкновенного качества (Ст. 5), конструкционных (Сталь 20) и низколегированных сталей (35ГС, 70Г и других) в электросталеплавильном цехе (ЭСПЦ) осуществляется в дуговых сталеплавильных печах (ДСП) емкостью 60 тонн одношлаковым процессом с доводкой стали в агрегате ковш–печь (АКП) и ковшевом вакуумном дегазаторе.

Для таких марок стали как 13ХФА и некоторых других по требованиям заказчиков предъявляются жесткие требования по содержанию азота (0,008 % + 0,003 %), что в условиях электросталеплавильного производства по сравнению с кислородно–конвертерным процессом производства стали довольно сложная задача.
2 Результаты литературного обзора
При снижении содержания азота в стали отмечает­ся повышение ее механических свойств (например, пла­стичности, ударной вязкости и др.), снижение чувстви­тельности к трещинообразованию при прокатке, а также снижение содержания нитридных включений в металле, что способствует сокращению брака по поверхностным дефектам и снижению количества переназначений [1].

---

Обзор научно-технической информации [2 - 13] показал, что на содержание азота в стали оказывает влияние ряд факторов:

- шихтовые материалы;

- материалы, используемые при выплавке и внепечной обработке стали (науглероживающие, шлакообразующие и т.д.);

- чистота кислорода;

- условия горения дуг ДСП;

- режимы продувки и вдувания кислорода и коксика;

- уровень раскисленности металла на выпуске;

- режимы обработки на АКП и вакууматоре;

- защита стали от вторичного окисления при разливке на МНЛЗ и другие факторы.

Влияние шихтовых материалов на содержание азота показаны в таблице 1 и 2 [4].
Таблица 1 – Содержание азота в шихтовых материалах

Наименование материала	Содержание азота, %
Лом	0,003 – 0,012
Металлизованное сырье	0,002 – 0,003
Чушковый чугун (4 % С)	0,002 – 0,003
Углеродсодержащие материалы (кокс, антрацит)	0,5 – 1,0
Кислород	0,003 – 0,020
Известь	0,040

Таблица 2 – Содержание азота в материалах электроплавки

Материалы	содержание азота, %
Ферросплавы
Ферросилиций	0,01– 0,032
Ферромарганец:
- низкоуглеродистый	0,070
- высокоуглеродистый	0,014
- электролитический	0,0045
Селикомарганец	0,0085
Феррохром	0,08–0,17
Феррованадий	0,26
Феррониобий	0,027
Алюминий (проволока и гранулы)	0,001
Углеродсодержащие материалы
Углеродистая проволока	0,28
Антрацит	0,38–1,0
Электродный бой	0,67
Коксовая мелочь	0,09–1,02
Низкоазотистый кокс	0,07
Шлакообразующие материалы
Известь	0,40
Карбид кальция	0,130
CaF2	0,31

---

Смотрите также файлы

• Мектеп Кні 05. 06.docx

• Программа среднего профессионального образования 40. 02. 01. Право и организация социального обеспечения Дисциплина Документационное обеспечение управления Практическое задание 2.docx

• Для того, что бы нарисовать осень надо выбрать пейзаж, за пример возьмем вот этот.ppt

• По историческому многообразию современного общества.pptx

• Электрическое освещение организация электроснабжения строительной площадки.ppt