ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 02.07.2020
Просмотров: 606
Скачиваний: 3
Вихідні
дані:
Таблиця Середній склад металошихти, кг
|
Хімічні елементи |
C |
Si |
Mn |
P |
S |
|
Середній склад |
2,934 |
0,52 |
0,53 |
0,0211 |
0,042 |
Приймаємо, що вміст хімічних елементів в металі в кінці окислювального періоду повинен бути, кг:
вуглецю - 0,100
кремнію - 0 (сліди)
марганцю (згідно логарифму від температури металу) – 0,175
фосфор при конвертерній плавці окислюється на 75 % від вмісту в
металошихті: 0,0211 * 0,75 = 0,015 (остається в металі 0,009)
сірка окислюється на 10 % з половини вилучення її з металошихти:
0,042 : 2 = 0,021 0,021 * 0,10 = 0,0021
1. Повинно окислитись хімічних елементів з металошихти, кг:
|
С |
2,934 – 0,100 * 0,92 = 2,842 |
|
Si |
= 0,52 |
|
Mn |
0,53 – 0,175 * 0,92 = 0,369 |
|
Р |
0,0211 – 0,009 * 0,92 = 0,012 |
|
S |
= 0,0021 |
|
Fe |
(в дим) = 1,100 |
|
|
Всього = 4,8451 округляємо = 4,85 |
Остається в металі хімічних елементів в кінці продувки металу киснем, кг:
С 2,934 – 2,842 = 0,092
Si = 0 (сліди)
Мn 0,53 – 0,369 = 0,161
Р 0,0211 – 0,012 = 1,199
S 0,042 – 0,021 = 0,0039
Приймаємо, що у 1-му півперіоді інтенсивність окислення вуглецю невисока, окислюється вуглець посередньо на 12 %, кремній – 95 %, марганець – 70 %,
фосфор – 50 %, сірка – 50 %.
При цьому вуглець на 90 % окислюється до СО, на 10 % до СО2 , залізо (прий-маємо) окислилось з всього окисленого 1,100 0,600 кг.
Окислилось хімічних елементів з металошихти у 1-му півперіоді, кг:
|
|
С CO2 |
2,842 * 0,12 * 0,10 = 0,034 |
|
|
С СО |
2,842 * 0,12 * 0,90 = 0,3306 |
|
|
Si SiO2 |
0,52 * 0,95 = 0,494 |
|
|
Mn MnO |
0,175 * 0,70 = 0,122 |
|
|
P P2O5 |
0,012 * 0,50 = 0,006 |
|
|
S SO2 |
0,0021 *0,50 = 0,001 |
|
|
Fe Fe2O3 |
0,600 = 0,600 Всього: = 1,562 Тоді |
Витрати кисню на окислення цих хімічних елементів складають, кг.:
|
|
С CO2 |
0,034 * 32 : 12 = 0,090 |
|
|
С СО |
0,306 * 16 : 12 = 0,408 |
|
|
Si SiO2 |
0,494 * 32 : 28 = 0,564 |
|
|
Mn MnO |
0,122 * 16 : 55 = 0,035 |
|
|
P P2O5 |
0,006 * 80 : 62 = 0,007 |
|
|
S SO2 |
0,0011*32 : 32 = 0,001 |
|
|
Fe Fe2O3 |
0,600 * 48 : 112 = 0,257 Всього: = 1,362 Тоді |
Тоді тривалість продувки у 1-му півперіоді складе:
1,362 : 0,78 = 1,746 хв.
Інтенсивність окислення вуглецю у 1-му півперіоді складе посередньо:
(0,034 + 0,306) : 1,746= 1,194 кг/хв. (що відповідає 2. с.115, С.В.Колпаков)
У 2-му півперіоді інтенсивність окислення вуглецю значно зростає, окислюється вуглець на 88%, кремній - 5%, марганець – 30%, фосфор – 50%, сірка – 50%.
При цьому вуглець у об’ємі конвертера окислюється на 90% до СО, на 10 % до СО2 , залізо – приймаємо з 1,100 залишок: 1,110 – 0,600 = 0,500
Окислилось хімічних елементів з металошихти у 2-му півперіоді, кг:
|
|
С CO2 |
2,842 * 0,88 * 0,10 = 0,250 |
|
|
С СО |
2,842 * 0,88 * 0,90 = 2,250 |
|
|
Si SiO2 |
0,52 * 0,05 = 0,026 |
|
|
Mn MnO |
0,175 * 0,30 = 0,052 |
|
|
P P2O5 |
0,012 * 0,50 = 0,006 |
|
|
S SO2 |
0,0021 *0,50 = 0,001 |
|
|
Fe Fe2O3 |
0,500 = 0,500 Всього: = 3,139 Тоді |
Витрати кисню на окислення хімічних елементів складають, кг.:
|
|
С CO2 |
0,250 * 32 : 12 = 0,666 |
|
|
С СО |
2,250 * 16 : 12 = 1,285 |
|
|
Si SiO2 |
0,026 * 32 : 28 = 0,029 |
|
|
Mn MnO |
0,052 * 16 : 55 = 0,015 |
|
|
P P2O5 |
0,006 * 80 : 62 = 0,007 |
|
|
S SO2 |
0,001*32 : 32 = 0,001 |
|
|
Fe Fe2O3 |
0,500 * 48 : 112 = 0,214 Всього: = 4,219 Тоді |
При інтенсивності продувки 1000 м3/хв. за 1 хвилину в метал вноситься кисню:
1000 : 22,4 * 0,995 * 0,95 * 32 * 1= 1350 кг (1,350т)
або у розрахунку на 100 кг:
1350 : 3000 = 0,45 кг
Тоді тривалість продувки у 2-му півперіоді складе:
4,219 : 0,45 = 9,375 хв.
Інтенсивність окислення вуглецю у 2-му півперіоді складе посередньо, кг:
(0,250 + 2,250) : 9,375 = 0,266 кг/хв. (що відповідає 2. с.117, С.В.Колпаков)
У окислювально-поновлювальному періоді метал продувають аргоном з невеликою інтенсивністю продувки киснем для доокислення вуглецю до потрібного низького вмісту в металі. Швидкість окислення вуглецю при його малій кількості у металі знижується.
Вуглець окислюється за рахунок вдування його через фурму і розчиненого у металі кисню. Цей процес має назву вуглецевого розкислення.
Водночас окислюються і марганець до дуже низького значення, інколи до “слідів”, особливо під час продувки металу одним аргоном.
Прорахуємо кількість окислених елементів при продувці сумішшю і одним аргоном перед випуском плавки.
Вуглецю, кг:
0,012 – 0,050 = 0,042
Марганцю, кг:
0,161 – 0,030 = 0,131
Витрати кисню при цьому складуть, кг:
|
|
С СО |
0,042 * 16 : 12 = 0,056 |
|
|
Mn MnO |
0,131 * 16 : 55 = 0,038 |
|
|
|
Всього = 0,094 |
Вміст кисню в металі в кінці продувки киснем розраховуємо за формулою:
[%O2]
=
де [%C] – вміст вуглецю в металі після окислювального періоду, кг:
[%O] = (0,0035 + 0,006 *0,092) : 0,092 = 0,063
Приймемо вміст кисню в металі на випуску плавки з конвертера 0,012 кг.
Тоді бракує кисню на доокислення вуглецю, кг:
0,094 – (0,063 – 0,012) = 0,043
При
інтенсивності продувки киснем 500 м3/хв.
в метал вноситься кисню за хвилину, кг:
500 : 22,4 * 0,995 * 0,95 * 32 * 1= 675 кг (0,675 т)
або у розрахунку на 100 кг:
675 : 3000 = 0,225 кг
Тоді тривалість продувки на завершальному етапі плавки складе:
0,043 : 0,225 = 0,191 хв., або 13,3 сек. (Вноситься кисню 0,060 кг)
Потім метал потрібно продути одним аргоном на протязі 3-х хвилин для до окислення вуглецю, винесення у шлак неметалевих включень, вилучення шкідливих газів, вирівнювання металу по об’єму ванни по температурі і хімічному складу.
Сумарна тривалість продувного періоду плавки складе
1,746 + 9,375 + 0,191 + 3,0 = 11,312 хв.(біля 14 хвилин).
Загальні витрати кисню на продувку металу складуть, кг/100кг:
1,362 + 4,219 + 0,043 = 5,624
або в переводі на об’єм і металеву садку у 272 т.:
5,624 * 22,4 : 32 : 0,995 : 0,95 * 2720 = 11328 м3
Будуємо графік зміни хімічного складу металу по ходу плавки
Зміна вмісту хімічних елементів, кг:
У 1-му півперіоді :
С 2,934 – 0,034 = 2,9
Si 0,52 – 0,494 = 0,026
Мn 0,53 – 0,122 = 0,40
Р 0,0211 – 0,006 = 0,015
S 0,042 – 0,0011 = 0,040
У 2-му півперіоді:
С 2,9 – 2,808 = 0,092
Si 0,026 – 0,026 = 0 (сліди)
Мn 0,40 – 0,052 = 0,348
Р 0,0151 – 0,006 = 0,009
S 0,040 – 0,0011 = 0,050 – перейшло в шлак біля 40%, разом 0,015
При завершенні плавки у окислювально-поновлювальному періоді за рахунок саморозкислення металу вуглецем і марганцем, кг:
С 0,092 – 0,042 = 0,050
Мn 0,348 – 0,318 = 0,030
Інтенсивність окислення вуглецю при цьому складе:
0,050 : 0,191 = 0,261 кг/хв.
4,0 % вуглецю
1-й напівперіод 2-й напівперіод продувка Аr, хв Рис. 1. Графік зміни вмісту вуглецю у металі при конвертерній плавц
% Sі, Mn. %S, Р
1-й на півперіод 2-й на півперіод продувка Аr, хв
Рис. 2. Графік зміни вмісту кремнію, марганцю, фосфору і сірки у металі при конвертерній плавці (в середині продувки за теорією 1.с.111).
Висновки: дані теоретичного розрахунку відповідають, не відповідають практиці
конвертерних цехів.
Література
1.Б.М.Бойченко Конвертерне виробництво сталі Дн РВА „Дніпро-ВАЛ” 04-453с.
2. Воскобойников В.Г., Кудрин В.А., Якушев А.М., Общая металлургия.
М.: ИКЦ «Академкнига», 2005 - 768с.
Питання на захист роботи:
1. Задачі напівперіодів, витрати кисню, розміщення фурми
2. Реакції процесу: в реакційній зоні, в глибині ванни, при продувці аргоном.
Додаток
Данні для розрахунку практичної роботи №6 визначення середнього складу металошихти
|
Варіант |
Доля Чувуну |
Зміст чавуну, % |
Доля скрапа |
Зміст скрапа, % |
||||||||
|
С |
Мn |
Si |
S |
P |
С |
Мn |
Si |
S |
P |
|||
|
1 |
75 |
4,1 |
0,56 |
0,7 |
0,13 |
0,05 |
25 |
0,20 |
0,42 |
0,23 |
0,04 |
0,03 |
|
2 |
74 |
4,11 |
0,55 |
0,71 |
0,14 |
0,05 |
26 |
0,21 |
0,44 |
0,22 |
0.04 |
0,03 |
|
3 |
73 |
4,09 |
0,53 |
0,72 |
0,14 |
0,06 |
27 |
0,22 |
0,44 |
0,22 |
0,04 |
0,03 |
|
4 |
72 |
4,09 |
0,48 |
0,73 |
0,13 |
0,06 |
28 |
0,20 |
0.43 |
0,23 |
0,04 |
0,03 |
|
5 |
71 |
4,12 |
0,54 |
0,74 |
0,14 |
0,05 |
29 |
0,16 |
0,44 |
0,24 |
0.04 |
0,03 |
|
6 |
70 |
4,11 |
0,55 |
0,65 |
0,13 |
0,06 |
30 |
0,19 |
0,45 |
0,25 |
0,04 |
0,03 |
|
7 |
69 |
4,09 |
0,56 |
0,66 |
0,13 |
0,05 |
31 |
0,19 |
0,46 |
0,26 |
0,04 |
0,03 |
|
8 |
68 |
4,14 |
0,56 |
0,69 |
0,13 |
0,06 |
32 |
0,17 |
0,47 |
0,24 |
0,04 |
0,03 |
|
9 |
65 |
4,13 |
0,58 |
0,68 |
0,12 |
0,05 |
35 |
0,18 |
0,48 |
0,24 |
0,04 |
0,03 |
|
10 |
75 |
4,12 |
0,59 |
0,69 |
0,13 |
0,06 |
25 |
0,19 |
0,49 |
0,23 |
0,04 |
0,03 |
|
11 |
74 |
4,12 |
0,55 |
0,65 |
0,13 |
0,05 |
26 |
0,18 |
0,50 |
0,25 |
0,03 |
0,03 |
|
12 |
73 |
4,13 |
0,56 |
0,71 |
0,12 |
0,05 |
27 |
0,16 |
0,51 |
0,24 |
0,03 |
0,03 |
|
13 |
72 |
4,12 |
0,57 |
0,69 |
0,13 |
0,05 |
28 |
0,19 |
0,52 |
0,22 |
0,03 |
0,03 |
|
14 |
71 |
4,12 |
0,57 |
0,68 |
0,13 |
0,06 |
29 |
0,19 |
0,53 |
0,23 |
0,03 |
0,03 |
|
15 |
70 |
4,12 |
0,57 |
0,65 |
0,12 |
0,05 |
30 |
0,19 |
0,49 |
0,24 |
0,03 |
0,03 |
|
16 |
69 |
4,13 |
0,58 |
0,66 |
0,13 |
0,05 |
31 |
0,17 |
0,44 |
0,21 |
0,04 |
0,03 |
|
17 |
68 |
4,13 |
0,49 |
0,66 |
0,13 |
0,06 |
32 |
0,18 |
0,45 |
0,22 |
0,04 |
0,03 |
|
18 |
65 |
4,14 |
0,60 |
0,67 |
0,12 |
0,05 |
35 |
0,18 |
0,44 |
0,23 |
0,04 |
0,03 |
|
19 |
75 |
4,14 |
0,58 |
0,68 |
0,13 |
0,05 |
25 |
0,18 |
0,44 |
0,23 |
0,04 |
0,03 |
|
20 |
74 |
4,15 |
0,56 |
0,69 |
0,13 |
0,05 |
26 |
0,19 |
0,45 |
0,25 |
0,04 |
0,03 |
|
21 |
73 |
4,15 |
0,55 |
0,69 |
0,12 |
0,05 |
27 |
0,18 |
0,45 |
0,23 |
0.04 |
0,04 |
|
22 |
72 |
4,16 |
0,55 |
0,68 |
0,13 |
0,06 |
28 |
0,18 |
0,46 |
0,23 |
0,041 |
0,04 |
|
23 |
71 |
4,16 |
0,60 |
0,66 |
0,12 |
0,05 |
29 |
0,18 |
0,46 |
0,22 |
0,042 |
0,04 |
|
24 |
70 |
4,17 |
0,55 |
0,67 |
0,13 |
0,05 |
30 |
0,17 |
0,46 |
0,23 |
0.043 |
0,04 |
|
25 |
69 |
4,15 |
0,55 |
0,68 |
0,13 |
0,06 |
31 |
0,18 |
0,46 |
0,24 |
0,044 |
0,04 |
Практична робота №7
Тема: Розрахунок додаткової десульфурації сталі порошковим дротом в вакууматорі.
Мета: Відпрацювання методики розрахунку десульфурації сталі в вакууматорі.
Теоретична частина
Навіть при максимальному вилученні сірки з чавуну на УДЧ все ж виникає небезпека зайвого вмісту сірки в сталі після конвертерної плавки внаслідок можливого внесення сірки в металевим брухтом.
Пропускна здатність УДЧ невисока, і тому в практиці конвертерних цехів передбачена додаткова десульфурація сталі в вакууматорі порошковим дротом.
Згідно плану побудови конвертерного комплексу на ПАТ «АМК» і ківш-піч, і вакууматор оснащаються трайбапаратами для введення в метал порошкового дроту.
В останні роки все більше використання має порошковий дріт з десульфуруючим реагентом кальцію, магнію, карбіду кальцію і їх суміші зі швидким зануренням порошкового матеріалу, який знаходиться у стальній трубці, в глибину металу.
Для сталей з обмеженим кремнієм і наднизьким вуглецем найбільш доцільно використання магнієвого порошкового дроту у стальній оболонці діаметром 8-13 мм.
З точки зору мінімальної теоретичної витрати для зв’язування сірки, магній стоїть на першому місці порівняно з другими десульфураторами.
До переваг також можливо віднести незначну кількість шлаку, який утворюється на поверхні металу, завдяки низьким витратам магнію.
Утворений сульфід магнію є дуже міцним сполученням, яке завдяки низькій щільності легко переходить в шлак.
Реакція десульфурації чавуну магнієм протікає з виділенням тепла, тому втрати температури металу незначні.
Ефект десульфурації зростає при обробці металу порошковим дротом водночас з вакуумуванням.
Вакуумна обробка дає глибоке розкислення металу, що значно знижує втрати магнію на окислення і підвищує ступінь десульфурації.
Порошкова проволока вводиться в ківш однострумковим трайбапаратом під наведений високоосновний шлак і в кінці вакуумної обробки металу після розкислення металу вакуумом і зневуглецювання.
Швидкість введення порошкового дроту 5м/с, тривалість обробки складає 300-400сек, зниження температури металу біля 15оС.
Десульфурація чавуну магнієм здійснюється по реакції:
Mg + S = MgS
Практична частина
Вихідні умови:
Марка сталі ІF – спецзаказ (кожному студенту різні вихідні дані)
Вміст сірки перед вакуумною обробкою і десульфурацією 0,0047кг
Залишковий вміст сірки в сталі повинен бути: н.б. 0,002 %
Для десульфурації сталі з 0,0047 до 0,002 кг витрати магнієвого реагенту порошкового дроту при випаренні магнію 20%, окисленні 10 %, ступеню десульфурації 80 % і вмісту магнію в реагенті 83 % складуть, кг:
х *32 : 24*0,90 * 0,80 *0, 83= 0,0027
0,80х = 0,0027 х = 0,0034 кг/100кг; або 0,034 кг/т.