Практична робота № 22 Тема: Розкислення складнолегованої сталі при ковшовому варіанті розкислення.

Мета: Відпрацювання методики розрахунку.

1. Теоретична частина

Перед плавкою майстер розраховує, з яким вуглецем треба випустити плавку з урахуванням, що феромарганець вносить надто багато вуглецю, і у той же час зрозуміло, що випалювати вуглець до дуже низького змісту його у металі на випуску плавки теж небажано (переокислення металу), та і навуглецювання у ковші небажана операція, тому що вуглець не розчинюється у металі рівномірно по об’єму ковша і дозволяється навуглецювати метал у ковші не більше, ніж на

0,05% і тільки на рядову плавку.

Тому такі марки сталі спочатку розкислюються низьковуглецевим силікомар-ганцем з розрахунком по кремнію, або марганцю, (чого меньше треба і з врахуванням, що у силікомарганці марганцю у 4 раза більше, ніж кремнію : 74 і 17% відповідно), а потім прораховують, скільки бракує другого елемента, і додатково вносити недостачу феромарганцем, або феросиліцієм, яких не хватає до марочного складу сталі. .(наприклад сталь 09Г2С розкислюють спочатку розрахунком SiМn по потрібній кількості Мn, а потім добавляють Sі внесенням FeSi по фактичній недостачі після внесення SiМn).

Завдання

Розрахувати кількість розкислювачів і легуючих на марки сталі при їх хімічному складі у марці сталі і на випуску плавки:

Таблиця 1 Хімічний склад марки сталі і на випуску плавки, %

Марка сталі	Хімічний склад з головних елементів у марці сталі				Хімічний склад з цих елементів у металі на випуску плавки у ковш
	С	Мn	Si		С	Мn	Si
08Ю ДСТУ 9045-93	н.б.0,07	н.б.0,35	н.б.0,03	Аl =0,02-0,08	0,03	0,03	сліди
10ХНДП	н.б. 0,12	0,3-0,6	0,17-0,37	Ср=0,07-0,12 Ні=0,3-0,6 Си=0,3-0,5 Р=0,5-0,8	0,07	0,12	сліди
07ГСЮФ	н.б. 0,08	0,6-0,9	0,2-0,6	Аl=0,03-0,08 V=0,02-0,06	0,04	0,05	сліди

Таблиця 2 Довідкові дані: угар елементів з розкислювачів і легуючих матеріалів,%

Тип сталі	Розкислювач	зміст вуглецю у металі, %	угар елементів, %
			С	Si	Мn	інші елементи
Кипляча	Феромарганець	до 0,12	20-25	60-70	40-60
		0,12-0,16	17-22	55-60	30-50
		0,17 і більше	14-18	50-55	15-20
Півспокійна	Феромарганець і Феросиліцій	до 0,12	17-22	50-65	40-60
		0,12 і більше	10-17	40-50	35-45
Спокійна і низьколегована	Феромарганець і богатий Феросиліцій	до 0,10	17-22	25-30	10-20
		0,11-0,16	15-20	20-25	5-15
		0,17 і більше	12-16	15-20	5-10
	Силікомарганець		5-10	3-10	10-20
	Алюміній		------	3-8	----	Аl =65-85
	Феротитан		3-5	3-5	----	Ті =30-45
	Ферохром		3-5	3-5	5-10	Сr =25
	Ферованадій		3-5	-	-	V-25
	Ферофосфор		-	30-40	5-10	Р =15

2. Розрахунки

2.1. Проведемо розкислення низьковуглецевої сталі марки 08Ю

Хімічний склад цієї марки сталі з головних розрахункових елементів, %:

вуглець н.б. 0,07%

марганець н.б. 0,35%

кремній н.б. 0,03

алюміній 0,02-0,07%

На випуску з печі сталь мала хімічний склад:

вуглець 0,03%

марганець 0,03%,

кремній 0,00%.

Потрібно внести: вуглецю: не більше ніж 0,03 (не під межу)%

марганцю: повинно бути н.б.0,35%

було в сталі на зливі у ківш 0,03%

бракує 0,22% (приймаємо зміст Мп у готовій сталі 0,25%)

Приймаємо угар елементів з розкислювачів:

вуглець – 18%, кремній – 70%, марганець- 50%, алюміній-70,0%.

Тоді розхід феромарганцю:

М=0,22/0,78*0,50=0,564

Цей феромарганець вніс вуглецю:

0,564*0,065*0,82=0,030

що задовольняє умови.

Алюмінію повинно бути у сталі 0,02-0,07%, посередньому 0,05%.

Розхід алюмінію при дорозкисленні-легуванні у виливниці:

М=0,05/0,99*0,30=0,168

кремнію: повинно бути 0,03%

Внесено феромарганцем і алюмінієм кремнію

0,564*0,01*0,30=0,002 і 0,168*0,04*0,30=0,002 разом=0,0022%

Сталь після розкислення відповідає хімічному складу марці 08Ю

Розкислення низьковуглецевої сталі марки 10ХНДП

Хімічний склад цієї марки сталі з головних розрахункових елементів, %:

вуглець н.б. 0,12

марганець 0,3-0,6

кремній 0,17-0,37

хром 0,07-0,12

нікіль 0,3-0,6

мідь 0,3-0,5

фосфор 0,5-0,8

На випуску з печі сталь мала хімічний склад:

вуглець 0,07%

марганець 0,12%,

кремній 0,00%.

Потрібно внести: вуглецю: не більше ніж 0,035 (не під межу )%

марганцю: повинно бути посередньо 0,45%

було в сталі на зливі у ківш 0,12%

бракує (треба внести) - 0,33%

кремнію треба внести посередньо - 0,27%

хрому треба внести - 0,095%

нікілю - 0,45%

міді - 0,40%

фосфору - 0,65%

Приймаємо угар елементів з розкислювачів:

вуглець – 8%, кремній – 7%, марганець- 15%, алюміній-70,0%, хром-25%,

фосфор-15%.

Приймаємо, що нікіль і мідь повністю переходять у метал, ці легуючі вносяться у ванну після першої проби на визначення змісту цих елементів у металі після розплавлення металошихти,

Розхід силікомарганцю по внеску марганцю:

Мсилікомарг=0,33/0,74*0,85=0,525

При цьому внесено кремнію

0,525*0,170*0,93=0,083

Тоді недостача кремнію складе

0,270-0,083=0,187

Розхід феросиліцію:

Мферосиліц=0,187/0,45*0,93=0,447

Розхід ферохрому:

Мферохрому=0,095/0,70*0,75=0,181

Розхід нікілю:

Мнікілю=0,45/0,986*1=0,456

Розхід міді:

Мміді=0,40/0,999*1=0,401

Розхід ферофосфору:

Мферофосф=0,65/0,25*0,85=3,058

Розхід алюмінію:

Згідно нормам табл.6 ТІ 226 2,0-2,5кг/т

Посередньо 0,022 кг на 100кг

Перевіряємо внесок головної небезпеки – вуглецю з елементів:

силікомар.0,525*0,01*0,93+ферохр. 0,181*0,037*0,96 =

=0,005+0,006=0,011 (інші матеріали мають у складі дуже мало вуглецю)

Після цього прорахуємо сукупний внесок всіх елементів для визначення хімічного складу готової сталі після легування і розкислення по всім елементам.

Розкислення низьковуглецевої сталі марки 07ГСЮФ

Хімічний склад цієї марки сталі з головних розрахункових елементів, %:

вуглець н.б. 0,08

марганець 0,6-0,9

кремній 0,2-0,6

алюміній 0,03-0,08

ванадій 0,02-0,06

На випуску з печі сталь мала хімічний склад:

вуглець 0,04%

марганець 0,05%,

кремній 0,00%.

Потрібно внести: вуглецю: не більше ніж 0,03

марганцю: повинно бути посередньо 0,750%

було в сталі на зливі у ківш - 0,050%

бракує (треба внести) -0,745%

кремнію треба внести посередньо - 0,400%

алюмінію -0,055

ванадію -0,040

Ця сталь має дуже низький зміст вуглецю, тому для розкислення і легування марганцем використовуємо низьковуглецевий силікомарганець

Розраховуємо кількість силікомарганцю по внеску марганцю:

Мсилікомарганецю = 0,700 : (0,74 * 0,85) = 1,113

Цей силікомарганець вніс кремнію

1,113 * 0,17 * 0,93 = 0,176

Тепер бракує кремнію

0,400 - 0,176 = 0,224

Розхід феросиліцію

Мферосиліцію = 0,224 : (0,45 * 0,83) = 0,600

Розхід алюмінію

Малюмінію = 0,055 : (0,87 * 0,30) = 0,211

Розхід ванадію

Мферованадію = 0,040 : (0,50 * 0,75) = 0,107

Перевіряємо внесок всіх елементів і робимо висновок про відповідність виплавленого металу марці сталі 07ГСЮФ.

Практична робота №23

Тема: Розрахунок десульфурації чавуну механічними мішалками на УДЧ.

Мета: Відпрацювати методику розрахунку десульфурації чавуну за японською

технологією.

Теоретична частина

Десульфурація чавуну є найважнішим технологічним прийомом в конвертерному виробництві стали, що дозволяє проводити плавку по малошлаковій технології без необхідности додаткової десульфурації сталі в ковші-печі, або вакууматорі, чи в незначній мірі з малими витратами десульфураторів.

Десульфуруючими реагентами м.б. порошкові матеріали, які розмішуються в чавуні механічними мішалками, або які вводяться в чавун у струменю інертного газу, а також порошкова проволока, яка вводиться в метал за допомогою трайбапарату.

У всесвітній практиці використовуют всі названі методи при внесенні різних реагентів: карбиду кальцію, вапна, силікокальцію, магнію або їх сумішів. Найбільш десульфуруючий ефект має магній, який вилучає сірки відповідно атомним вагам більше власної ваги (32 : 24), сульфіди магнію внаслідок малої питомої ваги легко спливають у шлак.

При проектуванні конвертерного комплексу можно передбачити десульфурація чавуну введенням магнієвих гранул у середовищі азоту. Однак, є повідомлення про більш ефективну і ресурсозберігаючу технологію з використанням механічних мішалок замість вдування порошкових реагентів у середовищі інертного газу. Ця технологія може бути використана і на проектній УДЧ з невеличкою модернізацією.

Практична частина

Використовуємо магнієві гранули, які містять магній і кальцій.

Десульфурація чавуна магнієм і кальцієм здійснюється по реакціям:

FеS + Mg = MgS + Fе, з. серчаним окисленням Mg + S = MgS

FеS + Са = СаS + Fе, т.е. Са + S = СаS

Магнієві гранули складаються з:

магній - 78%, кальцій - 20,0%, титан – 1,5%, залізо – 0,5%.

Для десульфурації чавуну з 0,030 до 0,005 кг витрати магнієвих гранул складуть:

Х * 32 : 24 * 0,78 + Х * 32 : 40 * 0,20 = 0,025

1,040Х +0,160Х = 0,025

1,200Х = 0,025

Х = 0,021 кг/100кг чавуну

Зі врахуванням часткового викиду кульок магнію на поверхню металу з десульфуруючим ефектом на рівні 92% витрати магнієвого реагенту збільшуємо перерахуванням:

0,021 : 0,92 = 0,023 кг/100кг, або 0,23 кг/т

В магнієвих гранулах міститься, кг:

магнію: 0,023 * 0,78 = 0,0180

кальцію: 0,023 * 0,20 = 0,0046

титану: 0,023 * 0,015 = 0,0003

заліза: 0,023 * 0,005 = 0,0001

В графу «Поступило матеріалів» добавляється 0,023кг порошкового ре-агенту. При цьому 0,018 кг магнію і 0,005 кг кальцію витрачається на утворення сульфідів і оксидів магнію і кальцію, 0,0003 кг титану на 96% розчиняється у металі, а 4% окисляється з утворенням оксиду титану, залізо 0,0001 кг переходить в метал, оксиди, сульфіди і елементи, які не прореагували, переходять у шлак.

Витрачається магнію на десульфурацію зі врахуванням угару магнію 6% і степеню десульфурації магнієм 92%, кг:

0,018 * 0,94 * 0,92 = 0,016

Вилучиться сірки при утворенні сульфіду магнію, кг:

0,016 * 32 : 24 = 0,022

Утворюється сульфіду магнію (вага магнію + сірки), кг:

0,016 + 0,022 = 0,038

Витрачається кальцію на десульфурацію чавуна зі врахуванням угару кальцію 7% и степеню десульфурації кальцієм 76%, кг:

0,0046 * 0,93 * 0,76 = 0,00325

Вилучиться сірки при утворенні сульфіду кальцію, кг:

0,00325 * 32 : 40 = 0,0026

Утвориться сульфіду кальцію (вага кальцію + сірки), кг:

0,00325 + 0,0026 = 0,00585

Сумарно вилучиться сірки з чавуну, кг:

0,022 + 0,0026 = 0,0246

Витрати магнію на окислення складуть, кг:

0,018 * 0,06 = 0,00108

Витрати кисню на окислення магнію, кг:

0,00108 * 16 : 24 = 0,00072

Утвориться оксидів магнію, кг:

0,00108 + 0,00072 = 0,0018

Витрати кальцію на окислення складуть, кг:

0,0046 * 0,07 = 0,000322

Витрати кисню на окислення кальцію, кг:

0,000322 * 16 : 40 = 0,000129

Утвориться оксидів кальцію, кг:

0,000322 + 0,000129 = 0,00045

Переходить титану в метал, кг:

0,0003 * 0,96 = 0,00029

Окисляється титану, кг:

0,0003 * 0,04 = 0,000012

Витрати кисню на окислення титану, кг:

0,000012 * 32 : 48 = 0,000008

Утвориться оксиду титану, кг:

0,000012 + 0,000008 = 0,00002

Загальні витрати (поступило) кисню з атмосфери, кг:

0,00072 + 0,00014 + 0,000008 = 0,000868

Остатковий вміст сірки в рафінованому чавуні зі врахуванням втрат складе, кг:

0,032 – 0,0246 = 0,0074

Втрати магнію і кальцію з викидами і які не прореагували, кг:

0,023 – 0,016 – 0,00325 – 0,00108 – 0,000322 +0,00027-0,00003= 0,00259

Вага шлаку збільшиться на вагу утворених сульфідів, оксидів, і які не про-реагували з реагента, кг:

0,038 + 0,00585 + 0,0018 + 0,000495+ 0,00002 + 0,00259 = 0,048755

Примітки: випаренням магнію у розрахункунехтуємо.

Т.ч. ступінь використання магнійкальцієвого реагента складе при втратах 0,00259 кг з 0,023 кг

(0,023 – 0,00259) : 0,023 * 100 = 88,7%

На десульфурацію використано реагента, кг:

0,016 + 0,00325 = 0,01925

Загальний десульфуруючий ефект реагента складає:

(0,023 – 0,01925) : 0,023 * 100 = 83,7%

Витрати магнієвого реагента на плавку

0,23 кг/т * 250т = 57,5 кг в шлак.

Маса чавуну складе, кг:

100 + 0,023 + 0,000868 – 0,04875 = 99,975113

Таблиця Матеріальний баланс десульфурації чавуну, кг:

№ п.п	Поступило	кг	Получено	кг
1	Чавуна до десульфурації	100,000	Чавуну після десуль-фурації	99,975113
1	Реагента	0,023	Шлаку і викидів	0,048755
3	Кисню з атмосфери	0,000868
	Всього	100,02368	Всього	100,023868

Нев’язання = 0.

Висновок: механічні мішалки дають значно вишу ступінь десульфурації при витратах магнієвого реагента 0,23 кг/т порівняно з 0,34 кг/т при вдуванні магнієвых гранул у середовищі інертного газу, чи порошкової проволоки 0,35кг/т, що економічно доцільно за вартістю інертного газі і порошкової проволоки, а також майже відсутні викиди у процесі обробки.