Практическая работа № 1

Теоретическая часть

Жидкий чугун

В соответствии с ГОСТ 805-80 передельный чугун подразделяют на две марки - П1и П2, различающиеся содержанием кремния: 0,5—0,9 и <0,5 % соответственно. Каждую марку подразделяют на три группы по содержанию марганца (< 0,5; 0,5-1; 1-1,5% соответственно в группах I, II, III); на три класса по содержанию фосфора (не более 0,1; 0,2 и 0,3 °/₀ соответственно в классах А, Б, В) и на пять категорий по содержанию серы (не более 0,01, 0,02, 0,03, 0,04, и 0,05 соответственно в категориях I, II, III, IV, V).

В кислородных конвертерах перерабатывают чугуны, состав которых изменяется в широких пределах: 3,7-4,7% С; 0,15-2,6%Мп; 0,3-2,0 %Sr; <0,07"%S; до 0,3 % Р и более. Однако опыт показал, что для получения высоких технико-экономических показателей процесса состав чугуна целесообразно ограничивать в оптимальных пределах.

Кремний. При увеличении содержания кремния возрастает количество тепла от его окисления и, соответственно, расход стального лома, что снижает себестоимость стали. Вместе с тем при росте содержания кремния необходимо увеличивать расход извести на ошлакование образующегося диоксида кремния (SiCh). При этом возрастает количество шлака и соответственно тепловые потери, а также потери железа со сливаемым шлаком. Кроме того, увеличение количества шлака и содержания в нем Si0₂ вызывает снижение стойкости футеровки. При слишком низком содержании кремния в чугуне замедляется шлакообразование в связи с медленным растворением извести (при малом содержании Si0₂ в первичных шлаках). С учетом изложенного оптимальным следует считать содержание кремния в чугунах 0,6—0,9%.

Марганец. В течение многих лет считалось, что чугун для переработки в кислородных конвертерах должен содержать 0,7—1,1% Мп. Объясняется это тем, что при высоком содержании марганца существенно облегчается шлакообразование, т. е. быстрое формирование основного шлака, поскольку продукт окисления марганца, оксид марганца МnО, заметно ускоряет растворение извести. В последние годы мнение об оптимальном содержании марганца в чугунах пересмотрено с учетом следующих соображений:

1) большая часть марганца при конвертерной плавке окисляется и безвозвратно теряется в виде МnО со сливаемым шлаком;

2) выплавка чугунов с повышенным (0,5-0,7 % и более) содержанием марганца требует добавки марганцевой руды в шихту доменных печей; 3) черная металлургия и другие отрасли промышленности как в СССР, так и за рубежом, испытывают острый недостаток марганца и марганцевых руд, признанных стратегическим сырьем.

С учетом изложенного выплавка и переработка маломарганцовистых чугунов считается важной задачей. Введенная в 1986 г. типовая технологическая инструкция предусматривает переработку в кислородных конвертерах чугунов с содержанием 0,7—0,5 % Мп и менее. Переход на переработку чугунов с более низким, чем ранее, содержанием марганца требует разработки и применения специальных мер по ускорению шлакообразования.

Фосфор. При увеличении содержания фосфора в чугуне для его удаления в шлак в процессе плавки необходимо увеличивать количество и основность шлака и его окисленность, что ведет к увеличению потерь тепла, износа футеровки, потерь железа со шлаком и ряду других неблагоприятных последствий. В связи с этим при обычной технологии конвертерной плавки (работа с одним шлаком) содержание фосфора в чугуне должно быть< 0,3.

Сера. Условия для удаления серы из металла неблагоприятны вследствие высокой окисленности конвертерного шлака. В связи с необходимостью выплавки в кислородных конвертерах высококачественных сталей с низким содержанием серы, типовой технологической инструкцией 1986 г. предусмотрено допустимое содержание серы в чугуне для кислородных конвертеров ≤ 0,035 %.

Углерод. Содержание углерода в чугуне ГОСТом или техническими условиями не регламентируется, поскольку оно определяется содержанием других составляющих. Приближенно содержание в чугуне углерода может быть определено по формуле:

С = 4,8 + 0,03 [%Мп] -0,27 [%Si]-0,32 [%Р] - 0,032 [%S].

Температура чугуна должна быть не ниже 1320 °С в цехах со стационарными миксерами и не ниже 1350 °С при использовании ковшей миксерного типа. При более низкой температуре чугуна замедляется растворение извести и процесс шлакообразования.

Стальной лом

Стальной лом (скрап) является охладителем конвертерной плавки; увеличение его расхода (замена ломом части чугуна) обеспечивает снижение себестоимости стали. Расход лома, определяемый условиями теплового баланса плавки, без принятия специальных мер по увеличению его расхода, обычно не превышает 27% от массы металлической шихты.

В соответствии с ГОСТ 2787—75 стальной лом подразделяют на две категории: углеродистый (обозначаемый буквой А) и легированный (обозначаемый буквой Б). По качеству категории А и Б разделяют на 28 видов (лом кусковой, мелкий кусковой, пакеты, брикеты из стружки, негабаритный лом и т. д.); кроме того, категорию Б разделяют на 67 групп по содержанию легирующих элементов.

Используемый лом должен соответствовать ГОСТ 2787—75 и ТУ 14-10-38—83. На заводах лом разделяют на оборотный (прокатная обрезь и отходы других цехов металлургического завода) и покупной (поступающий со стороны); состав последнего обычно не известен. Не допускается содержания в ломе примесей цветных металлов (Zn, As, Pb, Sn и др.), ухудшающих качество стали. Лом не должен содержать взрывчатых веществ, а также горюче-смазочных материалов, снега, льда, закрытых сосудов, поскольку при заливке чугуна на лом, содержащий эти примеси, возможны; взрывы. Содержание меди и никеля в стальном ломе не должно превышать их допустимого содержания в выплавляемой стали (как правило, <0,2 %), поскольку эти примеси не удаляются из металла при конвертерной плавке (никель, и медь не окисляются в присутствии жидкого железа, поскольку имеют химическое сродство к кислороду более низкое, чем железо). Нежелательно высокое содержание в ломе ржавчины, поскольку она вносит в металл водород (ржавчина — это гидраты оксидов железа).

Насыпная плотность легковесного лома составляет 0,8—1,1 т/ м³, тяжеловесного (обрезь слябов и блюмов)—3—3,5 т/м³. На отечественных заводах используют лом насыпной плотностью ~1 т/м³. Легковесный лом прессуют на специальных пакетир-прессах, получая пакеты, что уменьшает длительность загрузки. Загрузка в конвертер легковесного лома нежелательна, так как способствует значительному понижению температуры ванны в начале продувки вследствие быстрого растворения лома в чугуне; при этом замедляется шлакообразование и по ходу продувки наблюдаются колебания (пульсации) скорости окисления углерода, способствующие возникновению выбросов.

Ограничивают максимальный размер кусков лома, поскольку слишком большие куски могут не успеть раствориться за короткое время продувки. Размеры пакетов лома не должны превышать 2000 X 1050 X 750 мм. Длина кускового лома должна быть не более 800 мм. В шихтовом отделении отдельно должен храниться легковесный и тяжеловесный лом и пакеты, чтобы обеспечить соблюдение требуемого порядка загрузки лома в совки и в конвертер - вначале в конвертер должен загружаться легковерный лом. Отдельно должен храниться легированный лом и лом, содержащий минимальное количество примесей (фосфора, серы, цветных металлов).

Порядок выполнения расчета

Расчет ведется на 100 кг металлозавалки при выплавке стали в кислородном конвертере.

Состав чугуна и лома приводится в таблице 1.

Таблица 1 – Химический состав чугуна и лома

В процентах

Задается доля чугуна в металлозавалке 80 %, соответственно доля стального лома составит 20%.

Для определения среднего состава металлошихты необходимо определить количество примесей, вносимых каждой составляющей шихты.

В приложении 1 приводятся варианты индивидуальных заданий по расчету среднего состава металлошихты. Химический состав стального лома берется самостоятельно или из примера расчета.

Чугун внесет следующее количество примесей, %:

С 4,02* =3,216

Мп 0,24*0,8=0,192

Si 0,64*0,8=0,512

P 0,12*0,8=0,096

S 0,011*0,8=0,0088

Стальной лом внесет следующее количество примесей, %:

С 0,1* =0,02

Мп 0,4*0,2=0,08

Si 0,4*0,2=0,08

P 0,02*0,2=0,004

S 0,02*0,2=0,004

Результаты определения среднего состава металлошихты сводятся в таблицу 2.

Таблица 2- Определение среднего состава металлошихты

В процентах

В мартеновских печах и электродуговых печах при расчете среднего состава металлошихты иногда учитывают необходимое количество углерода для процессов обезуглероживания, вносимого науглероживателями.

Поиск по сайту: