АвтоАвтоматизацияАрхитектураАстрономияАудитБиологияБухгалтерияВоенное делоГенетикаГеографияГеологияГосударствоДомДругоеЖурналистика и СМИИзобретательствоИностранные языкиИнформатикаИскусствоИсторияКомпьютерыКулинарияКультураЛексикологияЛитератураЛогикаМаркетингМатематикаМашиностроениеМедицинаМенеджментМеталлы и СваркаМеханикаМузыкаНаселениеОбразованиеОхрана безопасности жизниОхрана ТрудаПедагогикаПолитикаПравоПриборостроениеПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРадиоРегилияСвязьСоциологияСпортСтандартизацияСтроительствоТехнологииТорговляТуризмФизикаФизиологияФилософияФинансыХимияХозяйствоЦеннообразованиеЧерчениеЭкологияЭконометрикаЭкономикаЭлектроникаЮриспунденкция

Обработка стали на вакууматоре

Читайте также:
  1. V2: 04.04. Износостойкие стали
  2. Акустическая обработка помещений
  3. АНТИКОРРОЗИОННАЯ ОБРАБОТКА 1 страница
  4. Б. Работа стали на продольный изгиб
  5. Батареи: когда другие уже устали, они все еще полны энергии
  6. Безопасность технологического процесса выплавки стали мартеновским способом
  7. Братство Стали
  8. Братство Стали
  9. Было ли нападение гитлеровцев действительно неожиданным для Сталина и его ближнего окружения?
  10. В кабинете Сталина
  11. В общем, через полгода объемы у нас стали такие, что председатель Центробанка Виктор Геращенко заметил и вызвал меня к себе.
  12. В постперестроечное время и без того не очень большое российское мультпроизводство было полностью развалено, молодые амбициозные аниматоры стали один за другим уезжать из страны.

Обработка стали на установке ковш-печь

Сталеразливочный ковш с металлом краном г/п 280+80+5 т устанавливается на один из двух сталевозов печи-ковша, которым подаётся в рабочую позицию под крышку установки для проведения комплексной доводки металла. Время обработки ~55 мин.

Управление процессом доводки осуществляется из поста управления.

Шлакообразующие в кош-печь подают в виде порошкообразной смеси из извести и плавикового шпата. Известь производят на территории ЛПК в известково-обжигательном цехе. По ТУ 0750-009-99637759-2010 в качестве карбонатного сырья для производства извести используют известняк класса С-1.

В техническом руководстве эксплуатации ковш-печи за ноябрь 2007 года прописано следующее:

Добавление шлака (извести и присадок) должно быть разделено на 1 – 3 этапа. После каждого добавления шлак необходимо расплавить (мощность дуги) и перемешать путем продувки аргоном.

В нормальных условиях эксплуатации общее количество шлака при Выпуске + Обработке КП составляет 9 - 12 кг/тонну. Кратность шлака не превышает 1,2 %.

В настоящее время применяют кратность шлака 1,5% и больше.

По достижении заданной температуры и химического состава ковш с металлом, не имеющим особых требований по чистоте, со сталевоза ковш-печи литейным краном передаётся на разливку на МНРС.

Обработка стали на вакууматоре

Стали, имеющие повышенные требования по чистоте металла, подвергаются вакуумированию. До поступления на вакууматор, ковш с металлом после обработки на печи-ковше краном передается на машину скачивания шлака и устанавливается на стенд наклона ковша. Высокосернистый рафинировочный шлак, наведенный на установке печь-ковш, удаляется из ковша с помощью скребка.

Продолжительность процесса скачивания шлака в пределах 5-10 мин. Затем ковш литейным краном передаётся для обработки на вакууматор, где устанавливается в одну из камер, подключается через продувочные пробки к линии продувки аргоном. После этого проводят дегазацию.

В технологическом руководстве по вакуумной дегазации (ноябрь 2007) написано:

Рассеяние в вакууме в основном зависит от используемого агента. Продуктивным агентом

является известь. Когда в качестве агента раскисления используют алюминий, известь должна способствовать следующей химической реакции:

3(CaO) + 3[FeS] + [Al] = 3(CaS) + (Al2O3) + 3[Fe]

Основные шлаки, (основанные на CaO - SiO2 - Al2O3) обладают способностью высокого поглощения серы. Кроме большого количества шлака и основности, рассеянию способствует более высокая температура стали.

Общая продолжительность вакуумирования стали – 55 минут.

Управление процессом вакуумирования осуществляется из поста управления.

После окончания вакуумной обработки ковш с металлом литейным краном подаётся на разливку на МНРС.


2 Методика расчета

Основным направлением борьбы с серой в сталеплавильных процессах остается перевод ее из металла в шлак в соответствии с реакцией:

(1)

(2)

Для смешения реакции вправо необходимо повысить активность СаО в шлаке и глубоко раскислить металл. Эффективность процесса десульфурации оценивается двумя показателями:

  • Степенью десульфурации стали (%):

(3)

  • Коэффициентом распределения серы между шлаком и металлом:

(4)

(5)

Определяем логарифм константы равновесия реакции десульфурации:

(6)

Химический состав шлака для каждой плавки и температуру металла возьмем из паспорта плавки.

Для этого расчета находм а O. Металл раскисляют алюминием [Al] = 0,02….0,05 % (лекции С.А. Ивлева).

Логарифм константы равновесия для реакции раскисления:

(Al2O3) = 2[Al] + 3[O] (7)

Kр=[Al]2×[aO]3 (8)

lg Кр = -64800/T + 20,48 (9)

ao = (10)

После этого находим коэффициент активности серы по реакции:

(11)

Содержание элементов возьмем из состава стали.

Массовые параметры взаимодействия первого порядка при температуре 1873 К взяты из методического пособия №15, Падерин С.Н., Серов Г.В.

0,11 0,075 -0,026

-0,046 0,035 -0,0084

0,038 0 0

Далее следует её пересчет на температуру металла:

(12)

После этого все подставим в формулу (5) и найдем Ls.

Степень десульфурации можно определить по формуле: (Учебное пособие для практических и курсовых работ (Ивлев С.А.)).

(13)

где - кратность шлака.

Кратность шлака может изменяться в различных пределах. Проанализируем и построим график зависимости степени десульфурации от кратности шлака.

После этого построим график зависимости [S]к от кратности шлака.

Для этого нужно рассчитать конечное содержание серы в металле по формуле:

(14)

[S]н возьмем из паспорта плавки.

Сравним расчетное содержание серы c фактическим.

Сделаем вывод.

Использованные паспорта плавок будут размещены в приложениях.


3 Расчетная часть

Рассмотрим сталь 13ХФА. Паспорт плавки из приложения А.

Таблица 1 – Состав стали

Компонент стали С Si Mn P S Al Cr Cu Ni
Массовая доля, % 0,050 0,212 0,589 0,008 0,013 0,03 0,517 0,204 0,107

Таблица 2 - Состав шлака по протоколу плавки в АКП

  Компонент шлака   FeO CaO SiO2 Al2O3 MnO MgO
Массовая доля, %            

По протоколу извести в ковш дали 1396 кг + 521 кг п. шпата.

В извести содержится 90 % CaO. В п. шпате 97% CaF2, из п. шпата образуется CaO: 521*0,97*56/78 = 363 кг, значит масса CaO равна 1396*0,9 + 363 = 1619 кг. Масса шлака равна 1619/0,45 = 3598 кг. Исходя из полученной массы шлака на плавку в 160 т, кратность шлака составит 3597*100%/160000 = 2,25 %.

[S]н = 0,013 %

Температуру металла возьмем 1630 ОС или 1903 К.

Определяем логарифм константы равновесия по формуле (6):

Найдем а O. Металл раскисляют алюминием. Принимаем [Al]=0,03%.

Находим логарифм константы равновесия по уравнениям (7)-(10):

lg Кр = -64800/1903 + 20,48 = -13,571

Kp = 2,682·10-14

ao = = 0,00028

Находим коэффициент активности серы по уравнениям (11) и (12):

Теперь по формуле (5):

Степень десульфурации определяем по формуле (13):

При кратности шлака 2:

При кратности шлака 2,2:

При кратности шлака 2,5:

Оценим [S]к расчетное по формуле (14):

При кратности шлака 2: ;

При кратности шлака 2,2: ;

При кратности шлака 2,5: ;

По формуле (3) рассчитаем фактическую степень десульфурации:

, это при кратности шлака 2,25 и [S]к = 0,002%.

Строим график зависимости степени десульфурации расчетной от кратности шлака.

График №1 – Зависимость от кратности шлака.

Рассмотрим также зависимость конечной расчетной концентрации серы от кратности шлака.

График № 2- Зависимость [S]к от кратности шлака.

 

Теперь рассмотрим все ту же сталь 13ХФА, но используем паспорт плавки из приложения Б. Это паспорта плавок, проведенных подряд, друг за другом.

Таблица 3 – Состав стали

Компонент стали С Si Mn P S Al Cr Cu Ni
Массовая доля, % 0,049 0,216 0,587 0,005 0,010 0,038 0,520 0,170 0,089

Таблица 4 - Состав шлака по протоколу плавки в АКП

  Компонент шлака   FeO CaO SiO2 Al2O3 MnO MgO
Массовая доля, %            

Как видно из таблицы 2, состав шлака не меняется.

По протоколу извести в ковш дали 1501 кг + 603 кг п. шпата.

В извести содержится 90 % CaO. В п. шпате 97% CaF2, из п. шпата образуется CaO: 603*0,97*56/78 = 420 кг, значит масса CaO равна 1501*0,9 + 420 = 1771 кг. Масса шлака равна 1771/0,45 = 3935 кг. Здесь видно, что шлака навели на полтонны больше, посмотрим, что это даст.

Исходя из полученной массы шлака на плавку в 160 т, кратность шлака составит 3935*100%/160000 = 2,46 %.

[S]н = 0,010 %

Температуру металла возьмем 1639 ОС или 1912 К. Здесь Т2 больше, чем Т1 на 9 К.

Определяем логарифм константы равновесия по формуле (6):

Найдем а O. Металл раскисляют алюминием. Принимаем [Al]=0,038%.

Находим логарифм константы равновесия по уравнениям (7)-(10):

lg Кр = -64800/1912 + 20,48 = -13,411

Kp = 3,88·10-14

ao = = 0,00030

Находим коэффициент активности серы по уравнениям (11) и (12):

Теперь по формуле (5):

, здесь видно, что коэффициенты распределения серы в 1 паспорте и 2 примерно равны.

Степень десульфурации определяем по формуле (13):

При кратности шлака 2,25:

При кратности шлака 2,5:

При кратности шлака 2,75:

Оценим [S]к расчетное по формуле (14):

При кратности шлака 2,25: ;

При кратности шлака 2,5: ;

При кратности шлака 2,75: ;

По формуле (3) рассчитаем фактическую степень десульфурации:

, это при кратности шлака 2,46 и [S]к = 0,002%.

Строим график зависимости степени десульфурации расчетной от кратности шлака.

График №3 – Зависимость от кратности шлака.

Рассмотрим также зависимость конечной расчетной концентрации серы от кратности шлака.

График № 4 - Зависимость [S]к от кратности шлака.

 

Вывод:

В обоих случаях при повышении кратности шлака расчетное содержание серы в металле падает. В первом случае фактическая степень десульфурации выше, чем во втором, потому что начальное содержание серы в 1 случае было выше, а конечное то же самое.

Между фактическим и расчетным результатами есть небольшая разница. Считаю, что такая разница между ними обусловлена тем, что я не учел в расчете активности параметры взаимодействия 2 порядка, и, вероятно, выбрал неверную температуру металла. Хотя из полученных результатов выходит, что фактические значения получились лучше, чем расчетные.


Вывод о проделанной работе

Я ознакомился с тенденциями роста требований к качеству сталей. Так же ознакомился с влиянием серы на свойства стали, способами её удаления и металла. Ознакомился с технологией внепечной обработки стали, а именно обработку металла в АКП и вакууматоре, и производства извести.

Провел физико-химические расчеты поведения серы при обработке стали в АКП. В качестве примера взял 2 паспорта плавки одной марки стали с АКП литейно-прокатного комплекса «ОМК-Сталь». Результаты представил на графиках.

 


Список литературы:

1) Внепечные и ковшовые процессы обработки стали в металлургии: учебное пособие / Д.В. Валуев; Юргинский технологический институт. - Томск: Издательство Томского политехнического университета, 2010 - 202 с.

2) Известь, ТУ 0750-009-99637759-2010;

3) Технологическое руководство по эксплуатации печь-ковша (ноябрь 2007);

4) Технологическое руководство по вакуумной дегазации (ноябрь 2007);

5) Журнал «Сталь», 2010-2012 г;

6) Журнал «Электрометаллургия», 2011-2012 г;

7) Труды ХI конгресса сталеплавильщиков, Москва - 2011 г.

8) Григорян В. А., Стомахин А. Я., и др.

«Физико-химические расчёты электросталеплавильных процессов», М., МИСиС, 2007г.

 


Поиск по сайту:



Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Студалл.Орг (0.014 сек.)