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

 

  Чтобы получить необходимое содержание компонентов в стали, нужно провести ряд мероприятий: раскисление и легирование.

  Вводим  необходимые для этого ферросплавы. 
 
 
 

  Таблица 2. Ферросплавы используемые.

 

Расход ферросплава  Ф, кг/т:

  

  R₁ -  заданное содержание элемента в стали, %;

  R₂ – содержание элемента в стали перед раскислением, %;

  А = - коэф-т усвоения элемента ванной, %;

  B – содержание  элемента в ферросплаве, доли  единиц.

Количество дополнительного  элемента, вносимого ферросплавом, кг/т:

[R_i]=Ф*b_i*А

b_i-содержание элемента в ферросплаве, д.ед. 

Ферромарганец:

Он внесет примеси:

[Mn]= 9,788*0,85*0,75= 6,238504кг/т

[С] = 9,788*0,015*0,75= 0,1101кг/т

[Si] = 9,788*0,025*0,75= 0,183кг/т

[S] = 9,788*0,0003*0,75=0,002кг/т

[Р] = 9,788*0,0006*0,75=0,022кг/т 

Ферросилиций:

Он внесет примеси:

[Mn]= 13,408*0,009*0,75= 0,0905 кг/т

[С] = 13,408*0,006*0,75= 0,0603кг/т

[Si] = 13,408*0,25*0,75= 2,514 кг/т

[S] = 13,408*0,0003*0,75= 0,003кг/т

[Р] = 13,408*0,0006*0,75= 0,006кг/т

[Al]= 13,408*0,01*0,75=0,100кг/т 

Твердый углерод:

Он внесет примеси:

[С] = 4,842*1*0,5= 2,421кг/т 
 

С ферросплавами  внесено всего:

С_общ=3,522кг/т

Si_общ=2,697кг/т

Mn_общ=8,005кг/т

P_общ=0,307кг/т

S_общ=0,284кг/т 

Выход годной стали  после легирования и раскисления:

М_7нов=931,12+9,788*0,75+13,408*0,75+4,842*0,5=950,936кг/т 

  Итоговая  контрольная таблица

 

  Баланс  раскисления стали  марки 35Г на плавку

  Анализ

  Для раскисления и легирования стали 35Г использовались среднеуглеродистые ферросплавы — они более дешевы, а требования по химическому составу стали допускают высокое содержание углерода. Сталь легировалась ферромарганцем, ферросилицием. В нашем случае операция легирования совмещена с операцией раскисления.

  Данные  в таблице №1 по остаточному содержанию элементов внесены из баланса  кислородно-конвертерной плавки. Так как медь, хром и никель ограничены только верхним пределом по химическому составу, их дополнительное внесение в ковш не требуется.

  Расход  ферросилиция самый большой (13,408 кг/т. на плавку), так как кремния в стали после продувки нет, а требуется достаточно много. Всего внесено 28,036кг ферросплавов. По окончании операции раскисления и легирования содержания основных элементов соответствуют ГОСТу. Ферросплавы увеличивают себестоимость стали больше, чем их удельная масса, но позволяют получить большую цену на рынке.

  Изменения в материальном балансе следующие (кг /т шихты):

  Выход годной стали = 950,936кг/т

  Шлак = 90,623кг/т

  3.4 Внепечная обработка  металла

Десульфурация.

  Обработка стали в ковше жидкими синтетическими шлаками, как способ очищения металла от нежелательных примесей, был предложен в 1925 г. инженер А. С. Точинским; в 1933 г. аналогичный способ был запатентован французским инженером Р. Перреном. Практическую проверку прошли три разновидности этого способа:

  а) обработка стали жидкими известково-железистыми шлаками с целью снизить содержание фосфора;

  б) обработка основной стали кислым шлаком с целью снижения содержания кислорода и оксидных неметаллических включений;

  в) обработка стали известково-глиноземистыми шлаками с целью десульфурации и раскисления металла. На практике широкое распространение (особенно в СССР) получила последняя разновидность этого способа.

  Интенсивность и глубина протекания процесса определяются высотой падения струн металла, массами металла и шлака, физическими характеристиками и составом шлака и рядом других факторов. Содержащаяся в металле сера, взаимодействуя с СаО шлака, переходит в шлак. Поскольку синтетический шлак содержит обычно ничтожно малые количества таких окислов, как FeO и МnО, кислород, содержащийся в металле, стремится перейти в шлак (происходит раскисление металла); в шлак переходит также некоторое количество таких оксидных включении, которые хорошо смачиваются синтетическим шлаком или взаимодействуют с ним.

  При обработке стали твердыми шлаковыми смесями  качество и надежность металла повышаются вследствие снижения в нем содержания серы и неметаллических включений, Существенное значение имеет также возможность добиться при обработке металла ТШС более стандартных показателей качества от плавки к плавке. Расход ТШС равен приблизительно 10 кг. на тонну металла; при относительно малом количестве шлака легче обеспечить стандартность его состава и свойств. При производстве стали всегда неизбежны некоторые колебания ее состава и свойств от плавки к плавке и поэтому обработка металла ТШС строго стандартного состава и температуры позволяет решать очень важную задачу выпуска с металлургического предприятия надежной и стандартной продукции.

Дополнительные  затраты на получение ТШС оправдываются уменьшением брака и выгодами, которые получает народное хозяйство, используя более качественную и надежную в работе сталь. Метод обработки металла ТШС получил широкое распространение, особенно в конвертерных и мартеновских цехах, так как в конвертерах и мартеновских печах трудно получать сталь с очень низким (<0,010 %) содержанием серы.

  Расчет  расхода твердой шлаковой смеси (ТШС)

  При обработке  стали синтетическим шлаком степень  обессеривания L_S должна составлять от 25 до 35 , но если в ковше нет шлака , то она составляет 3-4

    
 

  L_S я взяла равным 35

  Задача  внепечной десульфурации — снизить  содержание серы до как можно меньшего значения. В принципе по ГОСТу сера подходит, но я снижу ее содержание до 0,02. . То есть [S]_конеч должна быть равной 0,02.

  Рассчитаем  q — отношение массы шлака к массе металла в ковше.

  

  

  q = 0,02 Þ для десульфурации требуется 0.02*950,93 = 19.0186кгшлака . Но в этот шлак входит шлак от раскисления, стоимость которого не учитывают. Следовательно, расход только ТШС составит 19,0186 – 5,097 = 13,9216кг/т.

  Анализ

  В принципе, для процесса десульфурации  путем наведения твердой шлаковой смесью шлака характерен показатель степени обессеривания от 25 до 35. Я взяла значение — 35. Показатель отношения массы шлака к массе металла составил 2% , он  соответствует распространенному значению в цехе (3-5% СШ от массы стали).

  Стоимость десульфурации выражена в себестоимости  как стоимость израсходованной  ТШС в разделе добавочные материалы 

Дегазация. Расчет давления в вакууматоре.

  Обработка металла вакуумом влияет на содержание в стали водорода и азота.  Содержание водорода в металле определяется при прочих равных условиях давлением  водорода в газовой фазе . При снижении давления над расплавом равновесие реакции 2[Н] Û Н_2ГАЗ сдвигается вправо. Водород в жидкой стали отличается большой подвижностью, коэффициент диффузии его достаточно велик (D_H = 1,2 — 1,5·10 ^-3 см/с), и в результате вакуумирования значительная часть содержащегося в металле водорода быстро удаляется из металла.

  Процесс очищения металла от водорода и азота  под вакуумом ускоряется одновременно протекающим процессом выделения пузырьков окиси углерода. Эти пузырьки интенсивно перемешивают металл и сами являются маленькими «вакуумными камерами», так как в пузырьке, состоящем только из СО, парциальные давления водорода и азота равны нулю ( и ). Таким образом, при обработке металла вакуумом в нем уменьшается содержание растворенных кислорода, водорода, азота и содержание оксидных неметаллических включений; в результате выделения большого количества газовых пузырьков металл перемешивается, становится однородным, происходит «гомогенизация» расплава.