Курсовая работа: Подготовка основоного оборудования и организация безаварийных работ при непрерывной разливке стали

Содержание элементов в чугуне:

СЧуг=4,5·75/100=3,375 кг,

SiЧуг=0,5·75/100=0,375 кг,

Мnчуг=0,59·2/100=0,460 кг,

Рчуг=0,175/100=0,075 кг ,

Sчуг=0,018·75/100=0,013 кг.

Содержание элементов в ломе:

СЛом=0,125/100=0,025 кг,

МnЛон=0,3·25/100=0,075 кг,

РЛом=0,4·25/100=0,01 кг,

Sлом=0,04·25/100=0,01 кг/

В процессе продувки содержание углерода в металле непрерывно уменьшается. Как только содержание углерода снизится до некоторой величины [С]ост продувку прекращают. Остаточное содержание углерода §конце продувки [С]ост зависит от марки выплавляемой стали:

[С]ост-[С]ср-А [С]раск, (1)

где [С]ср- средние содержание углерода в стали, %,

?[С]раск- количество углерода, вносимого в металл ферромарганцем при раскислении.

Величина ?[С]р«ж зависит от расхода ферромарганца и содержания в нём углерода. Расход ферромарганца заранее точно не известен, геличину ?[С]раск определяем приближенно. При раскислении конвертерной плавки углеродистым ферромарганцем в металл вносится в среднем от 0 до 0,05% С. Первая цифра относится к выплавке стали из чугуна, содержащего 1,5% Мп и долее, а вторая - 0,2% Мп. Если содержание Мп в чугуне находится в указанном интервале, то величину ?[С]раск следует определять путем ориентировочного путем интерполирования. Принимаем, что содержание Мп в чугуне 0,2%, тогда

? [С]раск=0,04%. [С]ср= 0,18%

Тогда

[С]ср =0,2 -0,035·0,16%

При выплавке стали в основном конвертере кремний окисляется практически полностью. Принимаем остаточное содержание кремния в конце продувки [Si]осm = 0.

Марганец, сера и фосфор во время продувки частично удаляются из металла, а частично остаются в конце продувки зависит от исходного содержания их в шихте и от условий ведения плавки

В таблице 8 представлены коэффициенты содержания элементов в расплаве ке

Таблица 8 - Значение коэффициента ке для определения содержания элементов в металле в конце продувки

Учитывая, что [С]осm - 0,14%, находим:

[М]ост= 032·0,225 = 0,072 кг (%)

[М]ост = 0,17·0,014 = 0,014 кг (%)

[М]oст = 0,62·0,023 = 0,014 кг (%)

Остаточное содержание каждого из этих элементов [Е]осТ вычисляют по формуле (2):

[E]ост=Ке·[E]ш, (2)

где [Е]ш - средние содержание элемента в шихте, %

Ке - коэффициент, показывающий, какая доля примеси шихты остается в металле в конце продувки и определяется по таблице 9.

В таблице 9 приведено содержание элементов на различных стадиях технологического процесса.

Таблица 9 - Содержание химических элементов

* - Принимаем, что 90% углерода, удаляемого при продувке окисляется до СО.а 10% - до СО2.

** - При выплавке стали в основном кислородном конвертере сера частично переходит в шлак, а частично окисляется до 80 г и уходит с газообразными продуктами плавки. Для упрощения принимаем, что вся Удаляемая из металла сера уходит в шлак по реакции [8] --* (8)

Определение температуры разливаемого металла.

Для того, чтобы разливка металла прошла нормально, металл должен быть в конце плавки перегрет на 70- 150 °С выше температуры ликвидуса.

Температуру ликвидуса ориентировочно можно определить по формуле:

Тл=1539-80-[С], (3)

где [С]ср - средние содержание углерода в стали, %

tл- температура ликвидуса, °С.

t,=1539-8002=1523

Принимаем, что сталь в конце плавки должна быть перегрета на 77 °С выше температуры ликвидуса

К= 1523·77 = 1625°С

2.3 Расчет шлакообразующих и формирования шлака

Расход извести должен быть таким, чтобы конечный шлак имел оптимальную основность. При выплавке стали из обычных предельных чугунов оптимальная основность шлака:

=2,5ч3,0 (4)

Принимаем В = 2,7.

Расход извести определим по формуле (5):

qивз=100 (5)

где qивз - расход извести, кг

?SiO2; ?P2O5; ?СаО - поступление в шлак SiO2, P2O5 и СаО

(СаО)цзд, (SiO2)изв содержание СаО и SiO - в извести ,%

[В]= [2,7(1,3742+ 0,1713)- 0,16]= 4,900 кг

В шлаке имеются окислы железа. Их содержание зависит от содержания углерода в металле. Содержание (FеО) и (Fe2О3 определяем по таблице 10.

Таблица 10 - Содержание окислов железа в шлаке, %

Принимаем (FеО) = 16,5 %, (Fе2О3) = 5,5 %

На все остальные окислы в количестве 8,5868 кг приходится 100 - 22 = 78%.

Таким образом, общее количество шлака в конце плавки определяем по формуле (6):

Qшл= Qшл· (6)

где Qшл - окислы, поступившие в шлак, кг

Qшл=8,062· = 10,336 кг

в том числе:

(FеО)10,336 * --= 1,705кг 100

(Ре20з) 10,336 * 0,569кг

В процессе выплавки стали окислы железа поступают в шлак из шихтовых материалов а также они образуются в результате окисления железа расплавленного металла

Количество железа и кислорода, требуемых для образования окислов железа шлака, определяем по формулам:

0й.ок=(РеО)----(Ре20з)

56 + 16

Й#а*= 1,705 --^- + 0,569 = 1,724 кг 56 + 16

(Зо2ок(РеО)+(Ре20з)-<5&

(2о2ок=(1,105)+(0,569)- 1,724= 0,550 кг

Таким образом, для формирования Диелов железа шлака требуется 17244 кг железа из металла и 0,5495 кг кислорода дутья.

Количество кислорода, которое долж но быть внесено с дутьем, определяем по формуле:

QO2д=QO2пр+QO2ок, (7)

где QО2 -пр +- +количество кислорода для окисления примесей шихты;

QО2 -ок - количество кислорода для образования окислов железа

QО2д=5,606+0,550=6,156

или

6,156·=4,309 м3

Количество дутья, требуемого для введения этого по формуле:

Qд= QО2д·

Qд=4,309·=4,330 м3

Поступление азота определим по формуле:

QN=Qд - QО2д

QN=4,330 - 4,309=0,021 м3

или

0,022·=0,027 кг

Весовой расход дутья Qв определяем по формуле:

Qв=QО2д + QN

или

Qв=6,156+0,027=6,183

происходят следующие изменения:

- Окисляются примеси металлической части шихты в количестве 4,157 кг;

- Окисляется и переходит в шлак железо в количестве 1,724 кг;

- Уносится железом с газообразными продуктами плавки в виде пыли. Принимая содержание железа в газах 0,1 кг/м3, находим вынос железа:

Qfe=0,1·Qr

Qfe =0,1·6,465= 0,646 кг

Таким образом, общее уменьшение количества металла за время продувки определяем по формуле:

Qуд.пр + Qfe.ok + Qfe = 4,101 + 1,724+ 0,646= 6,472 кг

Выход жидкого металла перед раскислением определяем по формуле:

QґMqме?=100 - 6,472= 93,528 кг

Количественные данные об образовании газообразных продуктов плавки представлены в таблице 11.

В таблице 11 представлен расчет образования газообразных продуктов плавки

Таблица 11 - Расчет образования газообразных продуктов плавки

Условно принимаем, что П.П.П извести - это СО2.

Раскисление стали будем веста ферромарганцем и ферросилицием в ковше.

Расход ферромарганца определим по формуле (8):

qф-м= (8)

где Gfemn - расход ферромарганца, кг;

[Мn]гот - содержание марганца в готовой стали, %;

[Мnfemn - содержание марганца в ферромарганце, %,

Uмn- угар марганца при раскислении, %.

Угар марганца при раскислении зависит от целого ряда факторов и, в первую очередь, от содержания углерода 6 штали перед раскислением Принимаем [Мn]гот=1,4% и UMn = 20%

Qfemn==1.939 кг

Расход ферросилиция определим по формуле (9):

qф-с=, (9)

где Gfesi - расход ферросилиция, кг,

[Si]гот - содержание кремния в готовой стали, %.,

[Si]fesi - содержание кремния в ферросилицие, %.,

Usi- угар кремния при раскислении, %

Принимаем [Si]гот = 0,6% и U. ·20%. Тогда:

Gfesi==1,79

Массу металла после раскисления отфеделяем по формуле (10):

QM=+Qfsmn+Qfesi (10)

Qм=93,528+2,086+1,709=96,639 кг.

Химический состав готовой стали представлен в таблице 12

Таблица 12 - Химический состав готовой стали

2.4 Материальный баланс плавки

Материальный баланс плавки приведен в таблице 13.

Таблица 13 - Материальный баланс плавки

2.5 Тепловой баланс плавки

Тепловой эффект реакции окисления ишмесей шихты рассчитываем по формуле:

Q??[E]= 12570?[С]+ 26940?[Si]+ 7080?[Мn]+ 19700?[P], (11)

где Q??E - тепло Выделяющиеся при окислении примесей шихты, кДж,

?[С] - количество удаляемых С, Si, Мn, Р, кг,

12570,26940,7080,1970- тепловые эффекты окисления примесей, кДж

Q?= 12570·3,385 + 26940·0,425+7080+0,206+197000,075= 56933 кДж

Химическое тепло образования окислов железа шлака находим по формуле:

Qок.fe.шл=4860· (FеО)+ 7290·(Fе2О3)

Тепловой эффект реакции шлакообразования находим по формуле (12):

Qшл.обр=[6,3(СаО)+14,7(SiO2)+ 41,9(Р2O5)]·Qшл, (12)

где (СаО), (SiO2), (Р2O5) - cодержание СаО, SiO2, Р2O5 в шлаке, %

Qшл- выход шлака в конце плавки, кг

Qшл.обр=[6,3·44,212+14,7·14,718+41,9·1,658]·10,336=5833 кДж

Физическое тепло миксерногс» шлака находим по формуле (13):

Qм.шл=(1,47·tм.шл-590) Qп.шл (13)

где tм.шл - температура миксерного шлака, С°

Qп.шл- поступление миксерного шлака в конвертер,кг,

Qп.шл=(1,47·1400- 590)·0,75=1101 кДж

Общий приход тепла составляет 170040 кДж.

Теплосодержание готовой жидкой стали находим по формуле (14):

Qп.шл =(54,0+,0,84t) · Qм

где t -- температура готовой жидкой стали,°С

Qm - выход готовой жидкой стали,кг т

Qт.гог=(54,0+ 0,84·1635) -96,546= 132648 кДж

Теплосодержание шлака в конце плавки находим по формуле: