3. Расчет основных параметров обработки металла в ковше
3.1 Расчет раскисления и легирования
Раскисление обеспечивает снижение активности кислорода в металле до необходимых пределов. Эта операция обычно производится в ковше одновременно с легированием стали.
В зависимости от степени раскисленности металла различают три вида стали: кипящую, спокойную и полуспокойную.
Кипящая сталь содержит сравнительно много кислорода (0,02 – 0,08 %). Высокая окисленность кипящей стали достигается за счет пониженного содержания углерода, отсутствия в металле кремния и алюминия. Обычный состав кипящей стали: [%C]–0,05–0,20; [%Mn] –0,30–0,50; [%Si] < 0,03; [%Al] < 0,01.
Спокойная сталь содержит: [%O] ≤ 0,005, [%Mn]–0,5 – 0,8; [%Si]–0,15 – 0,35; [%А1]–0,02–0,10; [%С] колеблется в широких пределах. Легированные стали содержат некоторые дополнительные элементы (Cr, Ni, Mo, V, Ti, W и т.д.) или повышенное количество Si, Mn и Al.
В полуспокойной стали марганца несколько больше, чем в кипящей, a кремния и алюминия меньше, чем в спокойной стали. В полуспокойных сталях содержится обычно 0,05–0,3 %C; 0,05–0,17 %Si и 0,25–0,80 %Mn.
Раскислители присаживаются в ковш в количестве, обеспечивающем получение среднезаданного содержания элементов в готовой стали. Их расход можно рассчитать по уравнению [7]:
кг/100 кг металлозавалки,
где
– содержание элемента в готовой стали,
%;
–
содержание
элемента перед раскислением, %;
– содержание
элемента в ферросплаве, %;
% угара – угар элемента;
-
масса металла, кг/100 кг металлозавалки.
Пример. Выполнить расчет раскисления и легирования стали марки 15ХСНД, если ММе составляет 92 кг на 100 кг металлозавалки.
В таблице 4 приведен химический состав стали до и после раскисления, а в таблице 5 – состав ферросплавов.
Таблица 4 – Химический состав стали 15ХСНД
Наименование материала |
Содержание элементов, % |
|||||||
C |
Mn |
Si |
P |
S |
Cr |
Cu |
Ni |
|
Готовая сталь 15ХСНД |
0,12-0,18 |
0,40-0,70 |
0,40-0,70 |
до 0,035 |
до 0,040 |
0,60-0,90 |
0,20-0,40 |
0,30-0,60 |
Сталь перед раскислением |
0,10 |
0,22 |
следы |
0,010 |
0,017 |
- |
- |
- |
Таблица 5 – Химический состав ферросплавов
Ферросплав |
Марка |
Содержание элементов, % |
||||||
C |
Mn |
Si |
P |
S |
Fe |
Cr |
||
Ферросилиций |
ФС75 |
0,1 |
0,4 |
75,0 |
0,05 |
0,02 |
24,43 |
- |
Ферромарганец |
ФМн88 |
2,0 |
88,0 |
3,0 |
0,10 |
0,02 |
6,88 |
0 |
Феррохром |
ФХ200 |
2,0 |
- |
1,5 |
0,03 |
0,02 |
26,45 |
20 |
Принят следующий угар элементов раскислителей: марганца − 15 %;кремния − 20 %, хрома – 10 %, алюминия – 80 %.
Определяем необходимое количество каждого ферросплава:
кг.
Расход ферросилиция учитывает то количество кремния, которое поступило с ферромарганцем
кг,
кг.
Угар никеля и меди практически равен 0. Они присаживаются в чистом виде.
кг,
кг,
кг.