ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 26.06.2020

Просмотров: 583

Скачиваний: 1

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

Таблиця 30 – Чад елементів розкислювачів:


Тип сталі

Варіант розкислювання

Зміст вуглецю в металі % С

Чад елементів %

С

Si

Mn

Кипляча

Ферромарганцем

до 0,10

0,11 – 0,16

0,17 і більш

20-25

17-22

14-18

60-70

55-60

50-55

25-30

20-25

15-20

Спокійна

Ферромарганцем і

багатим феросиліцієм

до 0,10

0,11 – 0,16

0,17 і більш

17-22

15-20

12-16

25-30

20-25

15-20

20-25

15-20

12-16


Приймаємо чад елементів: C – 16%; Si – 20%; Mn – 16%; Al – 50%.

Визначаємо витрати FeMn, кг/т

Визначаємо приріст маси металі після присадки FeMn

кг

Визначаємо масу FeMn що перейшов в шлак і газову фазу

Визначення вмісту Si в металі після присадки FeMn, кг/т

Визначаємо витрати FeSi




Визначаємо приріст маси металу після присадки FeSi

Маса FeSi що перейшов у шлак і газову фазу

Визначаємо масу металу після присадки FeMn та FeSi

Визначаємо витрати Al

Визначення приросту маси металу після присадки Al

Визначаємо масу Al що перейшов у шлак

Визначення маси FeSi та Al

Визначення маси феросплавів і Al що перейшли в шлак з газової фази


Перевірка:



3.3 Розрахунок теплового балансу конвертерної плавки


Прихід тепла

1. Фізичне тепло чавуну, тобто чавун що поступає в конвертер при температурі 1315оС, вносить

Q1=75[0,7551180+218+0,92(1315-1180)]=92482,5 кДж

Де, 75 – кількість (маса) чавуну в металошихті, кг;

0,755 – середня теплоємність твердого чавуну від 0оС до температури плавлення, кДж/кгград;

1180 – температура плавлення чавуну, 0оС (у залежності від хім. складу коливається в межах 1150-1200оС);

218 – прихована теплота плавлення твердого чавуну, кДж/кг;

0,92 – середня теплоємність рідкого чавуну, кДж/кгград.

2. Тепло екзотермічних реакцій

С – СО2 0,1340902,736 =9327,024

С – СО 0,9104702,736 =25781,328

Si – SiO2 311000,647 =20121,7

Mn – MnO 73700,256 =1886,72

P – P2O5 250000,009 =225

S – SO2 92800,004 =37,12

Fe – Fe2O3 (у шлак)73700,3493 =2574,341

Fe – FeO 48200,826 =3981,32

Fe – Fe2O3 (у дим) 7370∙1,200 = 8844

--------------------------------------------------

Q2 = 72778,533 кДж

де множене – теплові ефекти, віднесені до 1 кг елементу, що окислюється, кДж/кг; множник – кількість домішок чавуну, кг, що окислюються, кг.

3. Тепло шлакоутворення

При формуванні шлаку в ньому утворюються з'єднання

(СаО)2SiО2 і (СаО)2Р2О5 і виділяє тепло:

SiO2 + 2CaO=(CaO)2SiО2 23201,38 =3201,6

Р2О5 + 4CaO=(CaO)4Р2О5 47400,02 =94,8

---------------------------------------------------

Q3 = 32,96,4 кДж

де 2320 і 4740 – кількість тепла від витрати 1 кг оксидів на утворення з'єднання, кДж/кг;

1,19 і 0,311 – маса оксидів, що утворюються, кг

Прихід тепла рівний

Qприх=Q1 + O2 + Q3

Qприх=92482,5+72778,553+3296,4=168557,45 кДж

Витрати тепла

  1. Фізичне тепло сталі, тобто сталь нагріта до 1610оС відносить тепло

Q1=94,74[0,701539+272+0,84(1610-1539)] = 133482,98 кДж

де 94,74 – маса рідкої сталі, корольків і викидів, кг

94,74=92,95+0,79+1,0

0,7 – середня теплоємність твердої сталі, кДж/кг∙град.

1539 – температура плавлення металу, оС, визначається


1540-850,13=1539

де 1540 – температура плавлення чистого заліза, оС;

85 – зниження температури плавлення на 1% вуглецю, оС;

272 – прихована теплота плавлення твердої сталі, кДж/кг∙град

0,84– середня теплоємкість рідкої сталі, кДж/кг∙град.

2. Фізичне тепло шлаку, тобто шлак відносить тепло

Q2 = 9,889(1,21610+210) = 21182,23 кДж

де 9,889 - маса шлаку, кг;

1,20 – теплоємність шлаку, кДж/кг∙град.;

210 – теплота плавлення шлаку, кДж/кг∙град.


3. Гази відносять тепло при середній температурі рівній 1500оС (температура конверторних газів коливається в межах 1400 – 1700оС і залежить від температури металу за час продування)

СО2 35480,617 =2189,116

CO 22024,592 =10111,584

Н2О 27600,049 =135,24

О2 22980,194 =445,812

N2 21720,019 =41,268

SO2 35480,028 =99,344

--------------------------------------------------

Q3 = 13022,364 кДж

де множене – тепловміст 1м3 гази при температурі 1500оС, кДж/м3;

множник – кількість газів, що відходять, м3(дивись таблицю 6, 3 стовпчик)

4. Тепло, що відноситься частинками Fe2O3 у димі

Q4 = 1,714(1,2001500+210)= 3445 кДж

де 1,20 – кількість Fe2O3 у димі.

5. Тепло, що витрачається на відновлення Fe2O3 руди і футерування

Fe2O3 до Fe (1,3120,9)824000:160 = 6081

Fe2O3 до FeO (1,3120,1)290000:160 = 237

--------------------------------------------------

Q5 = 6318 кДж

де в дужках – кількість того, що відновилося Fe2O3, кДж/кмоль;

824000 і 290000 – тепловий ефект реакцій відновлення, віднесений до 1 кмолю Fe2O3, кДж/кмоль;

160 – молекулярна маса.

6. Втрати тепла (на нагрів футерування, випромінювання через горловину конвертора та ін.).

Ці втрати складають від 3 до 6 % від приходу тепла, тоді приймаємо величину втрат приймаємо 4% від приходу

Q6 = Qприх 0,04

Q6 = 168557,450,04 = 6742,29 кДж

Витрата тепла рівна

Qвитрат = Q1 + Q2 + Q3 +Q4 + Q5 + Q6

Qвитрат =133482,98+21182,23+13022,364+3445+6318+6742,29=184192,86 кДж

Надлишок тепла рівний = 184192,86-168557,45=15635,41 кДж


Таблиця 31 – Тепловий баланс

Прихід тепла кДж

кДж

%

Витрата тепла кДж

кДж

%

Фіз. тепло чавуну Q1

92482,5

54,86

Фіз. тепло сталі, Q1

133482,98

79,19

Тепло екз. реакцій Q2

772778,55

43,17

Фіз. тепло шлаку, Q2

21182,23

18,56

Тепло шлакоутв. Q3

3296,4

1,95

Гази відносять тепло, Q3

13022,364

7,72




Тепло віднос Fe2O3, Q4

3445

2,04




Тепло відновл Fe2O3, Q5

6318

3,74




Втрати тепла, Q6

6742,29

3,99




Надлишок тепла

-15635,41

-9,27

Всього

168557,45

99,98

Всього

168557,45

99,97


Розрахунок кількості скрапу для виправлення операції

Що коректує кількість сталевого скрапу можна визначити з наступного балансового рівняння

15635,41= ∆Mскр[0,751527+285+(1610-1527)0,84],

де 33321,2 – надлишок тепла на процесі, кДж;

1527 – температура плавлення скрапу, рівна температурі плавлення стали, оС;

285 – прихована теплота плавлення скрапу, кДж/кг;

0,84 – теплоємність рідкого скрапу, кДж/кг∙град


15635,41= ∆Mскр1757,57

звідки ∆Mскр = 8,9 кг або 8,9 % від маси металошихти.

Отже для отримання заданої температури в кінці продування плавки (у нашому випадку 16100С ) фактична витрата скрапу і рідкого чавуну в металошихті повинні бути

- скрапу : [(20±∆Mскр):(100±∆Mскр)]∙100=[(20+8,9):(100+8,9)]∙100=26,5%

- чавуну : 100-26,5 = 73,5 %

При недоліку тепла на процес фактична витрата скрапу в металошихті зменшується на відповідну величину.



3.4 Розрахунок основних розмірів конвертора ємкістю 300т.


Визначення головних розмірів конвертора.

Таблиця 32-Початкові данні.

Садка конвертора, м

Діаметр, Дв, м

Відношення Н1/Дв

Відношення Дг/Дв

300

6,5

1,7

0,52


З заданого зверху відношення Н1/Дв =1,8 при відомим значенні Дв =6,5м визначаємо величину висоти робочого простору конвертора:

Н1 = 1,8×Дв, м, ( )

де Дв - внутрішній діаметр конвертера

Н1 = 1,8×6,5=11,05

З даного відношення Дг/Дв = 0,52 визначаємо діаметр горловини:

Дг = 0,52×Дв, м ( )

Дг = 0,52×6,5= 3,38

Визначаємо висоту горловини по формулі:

; ( )

-α куток нахила до вертикалі, в конвертерах середній і великой ємкості колеблиться у межах 53-75°. Приймаемо α=60°;

tg α= 1.7315;

тоді м

Визначаємо об’єм рідкого металу:

Vмет = 0,145×Qф, м ( )

де 0,145 – питомий об’єм металу, м3/m

300– садка конвертора, т

Тоді Vмет = 0,145×300 = 43,5 м3 ( )

Розрахуємо загальну глибину металевої ванни.

Днище конвертора улаштовується трішки увігнутим з метою підвищення його стійкості. Метал у спокійному стані вмішується у шаровому сегменті циліндричної частини конвертора, тобто:

Vмет = Vшс + Vцч, м3 ( )

Об’єм шарового сегменту визначається по формулі:

, м3 ()

де = 0,4 прийнята висота шарового сегменту, висота шарового сегменту звичайно складаї 0,3-0,5м

тоді

Об’єм циліндричної частини конвертора, який вміщує метал, дорівнює:

()

Визначаємо висоту металу, який розташован у циліндричної частини конвертора формулою

, м3 ( )

hмет = hш.с + hц.ч, м ( )

hмет = 0.4+ 0,71=1.11, м

Розраховуємо висоту шару шлаку за формулою:

, м ( )

де Gшл – кількість шлаку, %. Приймаємо Gшл –10%

ρ- щільність шлаку, кг/м3. Приймаємо ρ- 3000 кг/м3.

Тоді

Загальна висота ванни у спокійному стані:

hв=hмет + hшл, м ( )

hв=1,11+0.3015= 1,4115 м

Висота циліндричної частини конвертера дорівнює:

Нцч1 – Нг – hшс , м ( )

Нцч = 11.05 – 2,7 – 0,4 = 7,95

Визначаємо товщину футеровки конвертора

Товщина футеровки у циліндричній частині (tц) звичайно складає 650 – 1000мм у залежності від ємкості конвертора:


ємкості конвертора (tц),мм

50 650

100-130 780-830

150 870

200-250 890-930

300-400 830-1000

Приймаємо tц = 830 мм

Товщина футеровки у конічної часті tк приймається на 125 – 179 мм менш, чим у циліндричної. Приймаємо tк = 700 мм.

Товщина футеровки днища tд приймається на 110 – 125мм більше циліндричній частині . Приймаємо tд = 940 мм


Визначаємо зовнішні розміри конвертора.

Зовнішній діаметр конвертора

Д = Дв + 2tц + 2δц; ( )

де δ – товщина кожуха циліндричної частини , звичайно складає 60-100мм.

Приймаємо δц = 75 мм

Тоді Д =6,5 + 2×0.83+ 2×0,075 = 8,31 м

10.2 Загальна висота конвертора

Н =Н1 + tд + δд, м ( )

де δд – товщина кожуха днища конвертора, звичайно складає 50-70мм.

Приймаємо δд= 60 мм

Н=11,05+1,0+0,06=12,11 ( )

Відстань від рівню спокійної ванни до зрізу горловини:

Н21 – hв, м ( )

Н2= 12.11 - 1,4115 = 9,6385 м

Діаметр сталевипускного отвору dотв звичайно коливається в межах 100 – 250 мм в залежності від ємкості конвертора.

Приймаємо dотв = 150 мм.


( для тем з виробництва сталі в конвертерах і розливкою на МБЛЗ)

3.3 Визначення температури ліквідус і солідус сталі розливаємої на МБЛЗ


При безперервній розливці сталі дуже важлива підтримка оптимального рівня температури металу який розливають.

Точний розрахунок і підтримка температури металу при розливці необхідний для забезпечення високої якості безперервно литого злитку і стабільності процесу розливання.

Підвищений перегрів металу над температурою ліквідус сприяє збільшенню тріщино чутливості заготовок, розвитку стовпчастої структури злитка і таких дефектів макроструктури, як осьова ліквація і центральна пористість. Крім того, надмірно висока температура розливки металу може привести до проривів безперервно литого злитку по тріщинах.

Необхідна температура металу в проміжному ковші розраховується виходячи з температури ліквідус для кожної марки сталі

Хімічні елементи необхідні для розрахунку:


Таблиця 33 - Середній хімічний склад готової сталі SS400, %:



C

Si

Mn

Cr

Cu

Ni

P

S

Сталь SS400

0,18

0,27

0,50

0,035

0,028

0,0051

0,03

0,03


Розрахуємо температуру ліквідус, за формулою:

ТЛ =1536-∆t, ОС (7)

де 1536 – температура плавлення чистого заліза, ОС;

∆t - зниження температури плавлення заліза від вмісту в ньому домішок, яке знаходиться за формулою:

∆t=∑КЛĦ[%C, %Si, %Mn, %P, %S, %Cr, %Cu, %Ni] (8)


Таблиця 34 - Коефіцієнти різних хімічних елементів в сталі для розрахунку температури ліквідус:


Хімічний елемент

C

Si

Mn

Cr

Ni

Cu

P

S

КЛ

80

14

4

1,4

2,6

1,2

35

35


Визначаємо зниження температури плавлення заліза від вмісту в ньому домішок за даними таблиці 34 згідно формули :

∆t=80Ħ0,18+14Ħ0,27+4Ħ0,50+35Ħ0,03+35Ħ0,03+1,4Ħ0,035+1,2Ħ0,028+2,6Ħ0,0051 = 22,38 ≈ 22 ОС

Температура ліквідус дорівнює:

ТЛ =1536-22=1514 ОС

Знаходження температури солідус.

Температура солідус для сталі SS400 визначається по аналогічній формулі, що і температура ліквідус. Коефіцієнт КС для розрахунку представлений в таблиці 35:


Таблиця 35 - Коефіцієнти різних хімічних елементів в сталі для розрахунку температури солідус:



Хімічний елемент

C

Si

Mn

Cr

Ni

Cu

P

S

КС

180

19

6,5

2

6,5

9

173

696


Визначаємо зниження температури плавлення заліза від вмісту в ньому домішок:

∆t=180Ħ0,18+19Ħ0,27+6,5Ħ0,50+173Ħ0,03+696Ħ0,03+2Ħ0,035+6,5Ħ0,0051+9Ħ0,028 =

= 67,21 ≈ 67 ОС

Температура солідус дорівнює:

ТС =1536-67=1469 ОС

Для сталі марки SS400 температура ліквідус складає - 1514 ОС, а температура солідус - 1469 ОС.



3.4 Визначення продуктивності МБЛЗ та їх кількості


Продуктивність МБЛЗ визначається перетином злитка, швидкістю розливання, кількістю струмків, тобто числом кристалізаторів, що заповнюються одночасно з одного ковша і способу розливання.

Приймаємо, що у відділенні безперервної розливки сталі машини будуть працювати за методом «плавка на плавку». Тоді річна продуктивність МБЛЗ складе:

(9)

де Р - маса рідкої сталі в ковші, тонн;

с - число робочих діб МБЛЗ на рік;

tМ - тривалість розливання плавки, хвилин. Приймаємо tМ =50 хвилин;

tП - тривалість паузи, пов'язаної з підготовкою до розливання наступної плавки, хвилин. Приймаємо tМ =40 хвилин;

а - вихід придатних заготовок. Коливається в межах 0,95-0,97% (тобто 95-97% від маси рідкої сталі в ковші). Приймаємо а = 0,95;

m - кількість плавок в серії, відливається без перерви, (звичайно 7-10). Приймаємо m = 9.

За нормативами кількість робочих діб на рік для слябових МБЛЗ приймаємо рівним 292 доби.

Розрахунок кількості МБЛЗ виробляємо за формулою:

()

де П - річна продуктивність цеху з рідкого металу, тонн;

В - кількість резервних машин. Приймаються В = 1.

Річне виробництво придатних литих зливків становить 2,2 млн. тонн спокійної сталі. З урахуванням втрат на МБЛЗ кількість рідкої сталі складе:

Тоді кількість МБЛЗ для отримання слябів складе:

Приймаються 2 машини для відливання слябів.

Таким чином, у відділенні безперервної розливки сталі буде встановлено 2 МБЛЗ.



( для тем з виробництва сталі в ДСА)

1.Загальна частина

1.1. Визначення кількісті мартенівських печей

Продуктивність мартенівських цехів з великовантажними печами досягає до 5 млн. т стали в рік,

Визначаємо кількість мартенівських печей по формулі

n = Q/Т×Р×k

де Q — виробництво мартенівського цеху по маси рідкої сталі, т;

Т— число робочої доби печі в році змінюється від 335 до 340т приймаю 333 доби;

Р— ємкість печі,т

k — кількість плавок на добу;

для 200 т печі 4 плавки на добу,

для 300т печі 5 плавок на добу,

для600 т печі 2-3 плавки на добу,

для ДСА 11-12 плавок на добу

Число робочої доби печі в році змінюється від 335 до 340, знижуючись при збільшенні інтенсивності продування ванни киснем у зв'язку із зменшенням при цьому стійкості зведення печі. Вихід придатних злитків складає 97,5—99,4% від маси рідкої сталі; витрата металевої шихти на 1 т злитків останніми роками складає близько 1140 кг Дані про тривалість плавки в сучасних мартенівських печах, що працюють рудним для скрапу процесом, приведені в таблиці. 2.