Дипломная (вкр): Проект реконструкции электросталеплавильного цеха

.3 Технология раскисления и легирования стали 40Х на выпуске

Раскисление и легирование стали 40Х осуществляется в ковше во время выпуска присадками науглероживателя, алюминия, ферросилиция, силикомарганца. Быстродействующий клапан на подачу аргона в ковш должен быть открыт перед началом выпуска. Присадки науглероживателей и раскислителей в ковш осуществляются через транспортную систему подачи материалов, заранее взвешенными порциями.

Информация о количестве присаживаемых материалов вводится в ЭВМ в отчет о плавке.

Материалы для присадки в ковш набираются в промежуточный бункер-наполнитель и вводятся в следующей последовательности. Для проведения предварительного двухстадийного углеродного раскисления за 10-15 минут до слива металла, в бункер набирается коксовая мелочь или науглероживатель тип “С” в количестве от 60 до 150 кг, после чего данный материал отдается на дно ковша.

Далее в бункер набираются следующие материалы: известь 300-400 кг, коксовая мелочь 50-100 кг из расчёта получения в аргонной пробе содержания углерода 0,20-0,25 %; затем ферросилиций (FeSi75) - 250 - 300 кг из расчёта получения содержания кремния 0,17 - 0,20 %, затем (SiMn78) - 400-600 кг из расчёта получения содержания марганца 0,40 - 0,50 %.

При наполнении ковша 35-40 тоннами металла, производится отдача чушкового алюминия в количестве 12-28 кг. После наполнения 1/3 ковша металлом (40-50т) присаживают порцию шлакообразующих, раскисляющих и легирующих материалов указанных выше. После полного наполнения ковша 105-110 тонн присаживается плавиковый шпат в количестве 70-100 кг.

Проведение такой технологии предварительного углеродного раскисления и легирования металла на выпуске, позволит получить химический состав стали 40Х на нижнем значении требований ГОСТа сразу же после выпуска металла в ковш.

Выпуск металла заканчивают при наполнении ковша на высоту не менее 400 мм и не более 200 мм от верхнего среза по футеровке.

Далее ковш с металлом передается на аргонную установку, где металл продувается аргоном в течение не менее 5 мин. Отбирается проба металла на полный химический анализ и производится замер температуры, после чего плавка передается на установку «ковш-печь» для ведения дальнейшей внепечной обработки [ 8 ].

3.4 Технология обработки металла на установке «ковш-печь»

По прибытию ковша на установку “печь-ковш”, в последовательности, определяемой диалогом АСУТП "Начало плавки", вводятся данные о плавке. После подключения продувочных фурм к трассе регулируется подача аргона.

Производится визуальная оценка интенсивности продувки металла.

Продувка металла аргоном устанавливается с расходом до 300 л/мин и не должна приводить к выбросам металла и шлака из стальковша и оголению зеркала металла.

Продолжительность продувки составляет 3 - 5 мин. Далее опускается свод, производится измерение температуры стали для последующего выбора ступени напряжения. Ступень напряжения в пределах от 9 до 11 устанавливается для поддержания температуры, а в пределах от 12 до 15 - для нагрева металла.

При внепечной обработке на установке “печь-ковш” первоначально наводится белый рафинировочный шлак присадками извести в количестве 6 - 10 кг/т и плавикового шпата 1,0 - 1,5 кг/т. Продолжительность наведения рафинирующего шлака составляет от 5 до 15 минут, при этом покровный шлак сформированный присадками шлакообразующих материалов с основностью (CaO:CaF2 = 4:1) доводят до получения отношения кратности шлака к металлу 1,2:100.

Далее производится раскисление шлака присадками раскисляющей смеси АКС порцией по 40-60 кг на плавку, ввод алюминия в металл при необходимости осуществляется в первую очередь трайбаппаратом из расчёта получения его в металле 0,012-0,030 %. Для ввода 0,01% Al в зависимости от массы жидкого металла в ковше от 100т до 120т необходимо присадить AlCa проволоку в количестве от 200 до 250м.

После производится корректировка химического состава стали присадками науглероживателя и ферросплавов. При корректировке содержания кремния необходимо учитывать кремний, вносимый силикокальцием при дальнейшей обработке. При корректировке стали по содержанию химических элементов во время отдачи ферросплавов в ковш расход инертного газа необходимо увеличить на 30-50 л/мин (но не более 300 л/мин.) и выдержать не менее 5 минут.

В течение всей внепечной обработки металл продувается аргоном, при необходимости допускается кратковременное включение катушки ЭМП. Далее плавка передается на циркуляционный вакууматор «RH» или в вакуумкамеру «VD».

Температура металла для среднеуглеродистой легированной стали 40Х перед вакуумированием должна быть 1575-1600˚С, на 15-40˚С выше температуры отдачи плавки на МНЛЗ.

Вакуумная обработка металла на вакууматоре RH начинается не ранее, чем за 60 мин, а на вакууматоре VD не ранее, чем за 80 мин, до передачи плавки на МНЛЗ. Длительность вакуумной обработки: - на RH не менее 15мин; - на VD не менее 20мин. При остаточном разряжении: - на RH - 1,5 мПа не менее 7 мин; - на VD - 1.5 мПа не менее 10 мин.

После вакуумирования отбирается проба шлака на полный химический анализ и производится замер содержания водорода в металле датчиками “Hydris”.

Содержание FeO+MnO в шлаке должно быть не более 1,5%. Содержание водорода в металле не должно превышать 3,0%, при содержании водорода более 3,0% производится повторное вакуумирование, при отсутствии возможности повторного вакуумирования плавка передается на МНЛЗ с обязательным посадом в колодцы замедленного охлаждения после прокатки на стане 850.

При необходимости допускается корректировка химического состава

стали по содержанию углерода проволокой с углеродным наполнителем, но не более чем на 0,05% и алюминия проволокой по замеру активности кислорода датчиком “Celox”.

После вакуумирования плавка опять передается на установку «печь-ковш», где далее производится корректировка по алюминию.

После корректировки по алюминию катанкой присаживают трайбаппаратом силикокальциевую проволоку для модификации неметаллических включений.

Необходимое количество проволоки рассчитывается по компьютерной программе “SiCa”:

= (0,0144∙S+0,00686∙Al+0,000012∙T)∙M/2,56∙b∙b∙h (3.1)

где: L - необходимая длина проволоки, м; - cодержание S в металле перед присадкой SiCa, %;

Аl - содержание алюминия в металле перед присадкой, %;

Т - температура металла в стальковше перед присадкой, оС;

М - масса жидкого металла в ковше, т;

,56 - эмпирический расчетный коэффициент;

b -степень усвоения Са, (принимать 8%); -содержание Ca в SiCa, (30%);

h -степень наполнения порошковой проволоки, 1 погонный м - 0,225 кг (0,195кг).

Ввод проволоки в металл осуществляется при отключенной установке подогрева. Скорость ввода проволоки 3,0 - 3,5 м/с. После присадки силикокальция металл продувается аргоном без оголения зеркала металла в течение не менее 5 минут.

Допускается кратковременный подогрев после присадки порошковой проволоки с SiCa для поддержания требуемой температуры металла.

Перед передачей ковша на МНЛЗ-3 поверхность металла утепляется одной из нижеперечисленных смесей в следующих количествах:

утепляющая смесь П-1, П-3180 - 200 кг;

утепляющая смесь ТИС 3К100 - 150 кг;

зола рисовой шелухи (лузги)100 - 120 кг.

После проведения всей внепечной обработки и получения заданного химического состава, металл передается с требуемой температурой 1545 - 1555°С на МНЛЗ-3.

При разливке стали методом “плавка на плавку” допускается снижение температуры металла в стальковше перед началом разливки на 10-15°С (кроме 1-й плавки в серию) [ 9 ].

Технологические параметры внепечной обработки легированной стали 40Х представлены в таблице 3.4.

Таблица 3.4 - Технологические параметры внепечной обработки легированной стали 40Х

.4.1 Основные требования к разливаемому металлу

Для разливки стали 40Х на МНЛЗ-3, металл подают после корректировки его температуры и усреднения по химическому составу на установке внепечной обработки стали «ковш-печь».

Технологические параметры разливки стали 40Х на МНЛЗ-3 приведены в таблице 3.5.

Таблица 3.5 - Температура металла и технологические параметры разливки стали 40Х (проектный вариант)

Химический состав используемых при разливке стали 40Х смесей указан в таблице 3.6.

Химический состав утеплителей приведен в таблице 3.7.

Таблица 3.6 - Химический состав ШОС, используемых при разливке стали 40Х

Таблица 3.7 - Химический состав утеплителей используемых при разливке стали 40Х

Присадка утеплителя в промковш производится после наполнения его металлом в количестве от 5 до 7 т. Удельный расход утеплителя для первых плавок в серии должен составлять от 0,4 до 0,6 кг, для последующих от 0,2 до 0,4 кг на одну тонну жидкой стали.

Измерение температуры металла в промковше производят 3 раза (в начале, в середине и в конце разливки) или непрерывно. При температуре металла в промковше на верхнем пределе допуска, разливка производится со скоростью равной нижнему температурному пределу допуска для соответствующей марки стали и сечения заготовок.

Размер обрези головной части заготовки составляет 600-700 мм, а хвостовой части - 1200-1700 мм. Порез заготовки на мерную длину осуществляется, согласно задания производственного отдела.

.5 Технологический расчет производства стали марки 40Х

.5.1 Баланс металла по электросталеплавильному производству

Для составления баланса металла необходимо определить количество отходов, образующихся в электросталеплавильных и прокатных цехах. Отходы, которые не могут быть использованы в качестве шихты для плавки стали в электропечах, называют невозвратимыми отходами. Количество отходов зависит от многих факторов: сортамента продукции, ёмкости печей, типа МНЛЗ, качества шихтовых материалов, тщательности исполнения технологий и многих других факторов, в том числе и от квалификации персонала. Чем меньше количество отходов, тем меньше расход металлошихты на 1т годного, тем рентабельней работа предприятия.

.5.2 Отходы в электросталеплавильном цехе

Возвратимые отходы в электросталеплавильном цехе представляют собой обрезь заготовок, отливаемых на МНЛЗ и скрап.

Отходы в виде скрапа возникают в следствие образования козелков в сталеразливочных ковшах, в промежуточных ковшах при разливке на МНЛЗ и т.д. Количество скрапа колеблется в пределах 0,5 - 1% от массы жидкой стали. Количество обрези заготовок - при разливке стали на МНЛЗ зависит от сечения заготовки, емкости печи, числа ручьев.

Невозвратимые отходы в ЭСПЦ представляют собой угар металла в печи в результате испарения в зоне электрических дуг и окисления его поступающим в печь кислородом.

При наличии в цехе МНЛЗ дополнительно появляется угар при резке металла газорезками на мерные заготовки.

Величина угара в печах в большой степени зависит от качества шихты:стружка, мелкий ржавый скрап окисляются больше, в связи с этим, величина угара возрастает. Угар увеличивается при продувке расплава кислородом. Величина угара обычно колеблется от 6% до 9%, а иногда поднимается и до 11-12% от массы загружаемой металлической шихты.

Выход годного определяет расход шихты на 1т заготовок и определяется по формуле:

¦ = SШ / SQ(3.2)

где SШ - потребность в шихте с учетом потерь на возвратимые и невозвратимые отходы;

SQ - годовое производство заготовок.

Для ЭСПЦ, в соответствии с формулой 3.2, величина ¦ всегда больше 1, в зависимости от сортамента сталей и технологии она колеблется в пределах 1,09 - 1,2. В соответствии с этим обратная величина - выход годного составляет 83-92%.