Определение и анализ технико-экономических показателей кислородно-конвертерной плавки с комбинированным дутьем при производстве стали м

Московский  Государственный  Институт Стали и  Сплавов

(Технологический  университет) 

Кафедра металлургии стали 
 
 
 
 
 

Курсовая  работа 
 

по курсу: металлургия стали

Тема: определение и анализ технико-экономических показателей кислородно-конвертерной плавки с комбинированным дутьем при производстве стали марки 35Г. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

                                       Выполнила: студентка гр.МЭ-04-1

                                                          Алексеева В.С.

                                        Проверил: профессор  Григорьев В.П. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Москва 2007

Аннотация

В данной курсовой работе рассчитаны технико-экономические  показатели кислородно-конверторной плавки с комбинированной продувкой для марки стали 35Г. В работе приведены характеристики заданной марки стали. Произведены все текущие расчёты, материальный и тепловой балансы, раскисление и легирование, произведён расчёт калькуляции себестоимости в числовом и в процентном выражении и дан небольшой анализ по калькуляции себестоимости. Выполнение работы включает в себя понимание сути и технологии кислородно-конверторного процесса с комбинированным дутьем. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

  Содержание 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

  Введение

  Темой данной курсовой работы является получение  стали.

  Сталью  называют деформируемый (ковкий) сплав  железа с углеродом и другими  примесями. Получение железа в чистом виде представляет собой трудоемкий и дорогостоящий процесс. Механические свойства, в частности прочность, чистого железа ниже свойств сплавов железа. В чистом виде железо — материал дорогой, его используют для специальных целей. Обычно в технике и в быту используют сталь. Значение черных металлов вообще и стали в частности в народном хозяйстве огромно. Без использования стали не могли бы развиваться ни горная промышленность, ни транспорт, ни машиностроение, ни сельское хозяйство. За последние 60— 100 лет во много раз увеличилось производство цветных металлов, особенно алюминия, однако доля черных металлов в мировом производстве продолжает оставаться преобладающей и почти неизменной — около 95 % от общего производства металлов. В течение многих лет уровень экономической мощи того или иного государства определялся в первую очередь количеством выплавленной стали. При этом основную массу составляли так называемые рядовые марки стали; доля качественных и высококачественных марок была невелика.

  Настоящий период развития металлургии характеризуется коренным изменением как масштабов производства качественной и высококачественной стали и доли ее в общем производстве, так и методов ее получения. Это связано с рядом обстоятельств:

  1) для производства стали требуются:  добыча и обогащение железной руды, добыча угля и получение из него кокса, добыча добавочных материалов, сооружение металлургических заводов, что связано с огромными и все возрастающими (в связи с истощением запасов богатых руд и дефицитом коксующихся углей) затратами материальных, энергетических и трудовых ресурсов;

  2) развитие техники позволяет непрерывно  повышать эффективность металлургического  производства, т.е. из того же  количества руды и угля получать  все большее количество металлоизделий;

  3) непрерывное и осуществляемое все возрастающими темпами перевооружение промышленности связано с выводом из строя устаревшего оборудования и соответственно с получением большого количества металлолома; металлолом (а не железная руда) все в большей мере становится основным сырьем для производства стали (это относится прежде всего к развитым в промышленном отношении странам — странам с большой "металлоемкостью" народного хозяйства);

  4) высокие требования к качеству  стали привели к разработке  новых технологий, что существенно  изменило в последние годы положение дел в сталеплавильной промышленности. Требования новых отраслей техники к качеству многих марок стали резко возросли 20—30 лет тому назад и продолжают возрастать. Это привело к увеличению масштабов производства стали и сплавов, содержащих ничтожно малое количество газов, неметаллических включений и других нежелательных примесей, однородных по свойствам. Были разработаны новые способы обработки металла как в самом агрегате, так и вне его. Возможность получения стали с гарантированно низким содержанием вредных примесей при минимальном развитии ликвации обеспечивает возможность роста промышленного производства без увеличения количества выплавляемой стали.

  Все это вместе взятое явилось причиной новой ситуации в промышленности, при которой масштабы выплавки стали уже не характеризуют промышленную мощь. Главными становятся высокое качество, чистота и надежность металлопродукции.

  Существуют 3 основных способа получения стали  – конвертерный, мартеновский и  электроплавильный. В данной работе рассмотрен первый способ, как самый распространённый при переработке чугуна в сталь.

 

  1. Характеристика и  служебные свойства  стали марки 35Г

   Общие сведения

   Назначение: тяги, оси, серьги, траверсы, рычаги, муфты, валы, звездочки, цилиндры, диски, шпиндели, соединительные муфты паровых турбин, болты, гайки, винты и другие детали, к которым предъявляются требования невысокой прочности. Шестерни, валы, цапфы, шпильки, гайки, и различные другие детали, работающие при температуре до 450-500°С. 

   Химический  состав

 

Плотность: 7800 кг/м.куб

Модуль упругости: E=н/д МПа 

Модуль сдвига: G=н/д МПа

KVmet0.850

Xmat: 0.100

Kshl: 0.900

Температура ковки: Начала 1250, конца 800.

  

  Твердость материала   35Г   после отжига:HB 10 ^-1 = 207   МПа 

  Технологические свойства материала 35Г .

 
 

 

  2. Общая характеристика технологии кислородно-конвертерной плавки с комбинированной продувкой

  Кислородно-конвертерный процесс

  Кислородно-конвертерный процесс — это выплавка стали  из жидкого чугуна с добавкой лома в конвертере с основной футеровкой и продувкой кислородом сверху через водоохлаждаемую фурму.

  Быстрое развитие кислородно-конвертерного  процесса объясняется тем, что он обладает рядом преимуществ по сравнению с мартеновским и электросталеплавильным процессами. Основные преимущества:

• более высокая производительность одного работающего сталеплавильного агрегата (часовая производительность мартеновских и электродуговых печей не превышает 100 т/ч, а у большегрузных конвертеров достигает 400—500 т/ч);
• более низкие капитальные затраты, т. е. затраты на сооружение цеха, что объясняется простотой устройства конвертера и возможностью установки в цехе меньшего числа плавильных агрегатов;
• меньше расходы по переделу, в число которых входит стоимость электроэнергии, топлива, огнеупоров, сменного оборудования, зарплаты и др.;
• процесс более удобен для автоматизации управления ходом плавки.

  Благодаря использованию для продувки чистого  кислорода, кислородно-конвертерная сталь  содержит азота не более, чем мартеновская и по качеству не уступает мартеновской. Тепла, которое выделяется при окислении составляющих чугуна с избытком хватает для нагрева стали до температуры выпуска. Имеющийся всегда избыток тепла позволяет перерабатывать в конвертере значительное количество лома (до 25 % от массы шихты). Это считается существенным достоинством процесса, так как из-за меньшей стоимости лома по сравнению со стоимостью чугуна, снижается себестоимость выплавляемой стали.

  За  рубежом кислородно-конвертерный процесс  получил название процесса ЛД. 

  Конвертерные  процессы с комбинированной  продувкой

  Комбинированная продувка, т.е. продувка кислородом через  фурму сверху в сочетании с  подачей нейтральных газов через  днище снизу получает все более  широкое распространение. Широкое  распространение сравнительно недавно  возникшего способа продувки объясняется тем, что в рамках одной технологии одновременно реализуются основные преимущества как верхней, так и донной продувки.

  Основные  достоинства комбинированной продувки при подаче нейтральных газов через дно в сравнении с верхней продувкой:

• уменьшение вспенивания ванны и отсутствие выбросов;
• более низкая окисленность шлака и металла в течение всей продувки;
• более высокий выход годного металла из-за уменьшения выбросов и потерь железа со шлаком в виде оксидов;
• более полное удаление в шлак фосфора и серы, что позволяет снизить расход шлакообразующих; кроме того, улучшается усвоение шлаком извести;
• возможность выплавлять низкоуглеродистую сталь без получения переокисленного шлака и больших при этом потерь железа;
• некоторое уменьшение количества окисляющегося при продувке марганца;

  Недостатком процесса считают необходимость  снижения расхода лома (или увеличения расхода чугуна на 5-10 кг/т стали) в связи с тем, что уменьшается  приход тепла от окисления железа в шлак и расходуется тепло  на нагрев подаваемых в конвертер холодных нейтральных газов.

  На  сегодняшнее время наиболее широко распространен процесс ЛБЕ - продувка кислородом сверху и нейтральными газами снизу через пористые огнеупорные блоки в днище. Это объясняется тем, что из-за малого диаметра (1-1,5 мм) газопроводящих каналов (пор) в пористых блоках, жидкий металл не затекает в них даже при прекращении подачи газа. Поэтому в любой момент можно изменить расход нейтрального газа или прекратить его подачу, гибко варьируя технологию продувки.

    
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Рис.1 Конвертер с верхней продувкой  Рис.2 Конвертер с комбинированной продувкой

  Технология  плавки

  Лом загружают в конвертер совками  объемом 20-110 м³; их заполняют ломом в шихтовом отделении цеха и доставляют к конвертерам рельсовыми тележками. Загрузку ведут через отверстие горловины конвертера, опрокидывая совок с помощью полупортальной машины, либо мостового крана, либо напольной (перемещающейся по рабочей площадке цеха) машины. Конвертер при загрузке наклонен примерно на 45° с тем, чтобы загружаемые куски лома скользили по футеровке, а не падали бы сверху, разрушая ее.

  Жидкий  чугун заливают в наклоненный  конвертер через отверстие горловины с помощью мостового крана из заливочного ковша, который обычно вмещает всю порцию заливаемого чугуна. Заливочные ковши с чугуном доставляют к конвертерам из миксерного или переливного отделений.