Обработка металла под давлением

     Результаты  исследования по третьему варианту ввода  алюминия при раскислении стали  показали, что остаточное содержание алюминия в готовом металле колебалось в пределах 0,027-0,041 % (с менее 0,03 % [AL] - 4 % плавок; с более 0,04 % [AL] - 8 % плавок, с оптимальным остаточным содержанием 0,03-0,04 % [AL] - 88 % плавок). Среднее усвоение алюминия по всем плавкам третьего варианта составило 36 %.

     Анализ проб металла, отобранных по ходу разливки установил разницу в содержании алюминия первых и последних проб на плавках первого варианта - в 2-3 раза; второго варианта - на 20-25 %; третьего варианта - на 7-16 %.

     Результаты экспериментальных исследований различных методов раскисления стали подтвердили выводы, полученные с помощью математической модели, о том, что применение гранулированного алюминия фракции 7-15 мм приводит к повышению усвоения дорогостоящего металла до 36 % по сравнению с традиционным вводом, когда среднее усвоение составляет 15-20 %. Такое повышение объясняется увеличением контактной поверхности реакции активного элемента (алюминия) как раскислителя с кислородом, находящемся в металле. Контактная поверхность гранул, по сравнению с традиционно вводимой чушкой, такого же объёма больше в 6000 раз, вследствие чего значительно увеличивается скорость реакции взаимодействия алюминия с кислородом стали, и повышается его усвоение. Меньший расход на побочные реакции позволяет снизить расход дорогостоящего металла (алюминия) с одновременным повышением качества готовой продукции, что приводит к значительному экономическому эффекту.

     Таким образом, по результатам расчетов и экспериментов определены технологические режимы раскисления стати гранулированным алюминием при 
внепечной обработке расплава: количество 0,7 кг/т стали, фракция гранулированного алюминия 7-15 мм.

     В исследованиях представлены результаты применения гранулированного алюминия при раскислении конструкционной высококачественной стали. Было выплавлено 80 плавок стали марки 08Ю.

     Для подтверждения более высокой эффективности предложенной технологии (критерием являлась степень десульфурации) исследовали различные варианты присадки алюминия в металл на выпуске из конвертера. В I варианте в металл присаживали чушковый алюминий в количестве 1,49 кг/т стали. В варианте II присаживали алюминий кусковой в количестве 1,88 кг/т стали. В варианте III присаживали алюминий гранулированный фракцией 7-15 мм в количестве 0,75 кг/т стали.

     Оптимальным явился 3 вариант, на котором была получена наибольшая степень десульфурации - в среднем 21,2 %., тогда как в первом и втором вариантах соответственно 9,5 и 10,7 % соответственно. Кроме того, он был более технологичным, чем вариант 1, так как присаживаемая порция алюминия в конце выпуска гарантированно исключала вскипание металла. В третьем варианте была достигнута степень десульфурации в два раза большая, чем в первом и втором вариантах.

     Это объясняется тем, что, как показали расчеты, вводимая порция гранулированного алюминия растворялась практически сразу же после введения её в металл, что создавало благоприятные условия для десульфурации при выпуске металла из конвертера. Кроме того, здесь использовалась энергия перемешивания струи. Во втором варианте кусковой алюминий полностью растворялся только после перемешивания на УДМ, и в соответствии с физической моделью, кинетические условия для всплытия сульфидных включений были значительно хуже.

     Необходимо  отметить, что содержание серы 0,015 % и менее в готовом металле  в третьем варианте достигнуто на 77,1 % плавок, тогда как в первом и втором вариантах 36 и 37,1 % соответственно.

     Разливка  стали проводилась на в слябы сечением 250x1550 мм (31 плавок) и 250x1850 мм (49 плавок). Разливаемость металла была удовлетворительной. Загрязнённость стали неметаллическими включениями оценивалась по пробам - столбикам, отобранным от чистых слябов. Сумма включений более 40 мкм - 4,31 шт./см². 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     Степень десульфурации металла при различных  вариантах раскисления стали 

                                    Варианты раскисления стали

                                                   Рис.1

     По  результатам проведённых исследований можно сделать вывод, что использование  гранулированного алюминия фракции 7-15 мм при раскислении конструкционной  высококачественной стали приводит к снижению расхода дорогостоящего материала с обычных 1,5-1,9 кг/т годной стали, до 0,70-0,75 кг/т годной стали, одновременно с этим повышается степень десульфурации металла почти в 2 раза за счёт более глубокого раскисления как металла, так и шлака. 
 
 
 
 
 
 
 

     Выводы

     1. Разработаны физико-химическая, физическая  и имитационная модели раскисления  стали алюминием. С использованием моделей изучены термодинамические закономерности, условия протекания процесса раскисления стали гранулированным алюминием.

       Экспериментально подтверждена  высокая эффективность раскисления  расплава стали гранулированным  алюминием.

     Показано, что для раскисления стали целесообразно применение алюминиевых гранул фракции 7-15 мм.

2. Исследована и оптимизирована технология производства гранулированного алюминия фракции 7-15 мм. На основании результатов регрессионного анализа определены: рекомендуемая температура разливки жидкого алюминия, диаметр отверстий в чаше гранулятора, расстояние от днища чаши гранулятора до поверхности воды. 
   

          3. Экономика и организация производства.

          3.1 Технико-экономическое обоснование темы дипломной работы 

          Раскисление металла является одной из важнейших технологических операций, непосредственно определяющей качество металла. Эффективность процесса во многом зависит от места, метода и вида вводимого раскислителя в металл. В настоящее время широко используется до сих пор присадка сильных раскислителей в ковш во время выпуска плавки из конвертера. Например, при выплавке низкоуглеродистой стали 08Ю для холоднокатаного листа и при раскислении во время выпуска, угар алюминия составляет 80-95 %. Следовательно, алюминий в основном расходуется не на раскисление металла, а на взаимодействие со шлаком, атмосферой и футеровкой. Расплавляясь, жидкий алюминий сосредотачивается на поверхности металла в ковше при его наполнении и активно окисляется. При низкой степени усвоения невозможно обеспечить содержание активного элемента в готовом металле в узких пределах.

     Производство активных металлов, например алюминия, как правило, сопряжено с большими затратами энергии. Следовательно, неоправданный расход этих металлов означает ненужный расход энергии, истощение запасов топлива и связанное с этим дополнительное загрязнение окружающей среды.

     Таким образом, проблема оптимизации ввода активных элементов в расплав сохраняет свою актуальность.

    В данной работе исследовано влияние фракционного состава присаживаемых раскислителей на кинетические условия реакции взаимодействия с кислородом расплава. Предлагаемое применение алюминия в виде гранул ускоряет процесс их расплавления и растворения в основной массе жидкой стали, что в конечном счёте ведёт к более эффективному раскислению стали и снижению расхода раскислителя.

      С использованием результатов теоретических и 
экспериментальных исследований разработана и внедрена в производство новая технология раскисления расплава стали гранулированным алюминием. 
Технология обеспечивает повышение точности химического состава стали по 
алюминию на 30 % при одновременном снижении расхода алюминия в среднем в 1,8 раза.

Новая технология раскисления стали алюминиевыми гранулами снизила количество вредных выбросов в атмосферу. 

          3.2 Сетевой график выполнения дипломной работы   

     С целью лучшей организации  и контроля за ходом выполнения дипломной работы исследовательского характера в  начале дипломирования составляется и  рассчитывается сетевой график.

     Сетевой график представляет собой  графическое  отображение взаимосвязи событий  и работ, имеющих место при  проведении исследования. График устанавливает  сроки выполнения каждого этапа  работы, входящей в план исследования, и резервы времени, позволяющие  маневрировать ресурсами и сроками  начала работ. Сетевой график позволяет  рационально организовать рабочее  время исполнителей, порядок работ  и контролировать процесс выполнения исследования в установленные сроки.  

     Для разработки и расчёта исходного  сетевого графика выполнения работы необходимо составить перечень работ (табл. 14).

     Сетевой график включает три комплекса работ:

     а) комплекс подготовительных работ;

     б) проведение экспериментальных работ;

     в) комплекс заключительных работ.

                                                                                                        Таблица 14

                                        Составление перечня работ 

                                                                                                     Окончание  табл.14