Контрольная работа: Сравнительный анализ производства стали

Технологический цикл производства слитков из стали марки 09Г2С заключается в выплавке железоуглеродистого полупродукта в дуговой сталеплавильной печи ДСП-120, внепечной обработки стали в агрегате ковш-печь с последующим процессом вакуумирования стали в камерном вакууматоре. После этого производят разливку стали в изложницы.

Химический состав железоуглеродистого полупродукта, который выплавляют на предприятии ОАО «Русполимет» в дуговой сталеплавильной печи ДСП для производства стали марки 09Г2С указан в таблице 6.[3]

Таблица 6 - Химический состав железоуглеродистого полупродукта, %

Базовая технология внепечной обработки стали

По принятой в цехе технологии внепечной обработки стали шлакообразующая смесь состояла из извести в количестве 18 кг/т, плавикового шпата -- 0,5 кг/т и алюминия -- 1,7 кг/т. Рафинировочная способность данного шлакового режима позволяла получать сталь с содержанием [S] и [N] на уровне 0,005-0,008 % и 0,009-0,012 % соответственно, а загрязненность неметаллическими включениями составляла в большинстве случаев порядка 2,5-3,5 балла.

Производство стали 09Г2С

Основным сырьём при производстве марки стали 09Г2С служит чугун, который оптимизируют, повышая количество углерода и улучшая свойства сплава за счёт внедрения легирующих составляющих.

Пример применения стали 09Г2С

Сталь 09Г2С проявляется отличным материалом при проектировании деталей и конструкций, которые будут работать в условиях низких температур, с одновременным сохранением своих высоких прочностных и пластичных характеристик, а низкие затраты при проведении монтажных работ, лишь в очередной раз подкрепляют позиции этой марки на рынке современного спроса и предложений.

1.3.1 Выбор оборудования для выплавки

Производство стали 09Г2С в условиях электросталеплавильного цеха №2 имеет следующую технологическую схему: производство полупродукта в основной электродуговой печи ДСП-120, рафинирование и доводка стали до требуемого химического состава на агрегате ковш-печь, разливка на одноручьевой слябовой машине непрерывного литья заготовки (смотреть рисунок 4). сталь выплавляемый железоуглеродистый

Рисунок 4 - Технологическая схема

На рисунке 5 показана дуговая сталеплавильная печь.

Рисунок 5 - Дуговая сталеплавильная печи

Таблица 7 - Общая характеристика агрегата: дуговая электросталеплавильная печь (ДСП - 120)

Агрегат ковш-печь, также называется агрегатом комплексной обработки стали (АКОС) - это звено в единой технологической схеме с дуговой печью, для доведения металла в ковше, после его выпуска из плавильного агрегата, до заданной температуры и химического состава, схема изображена на рисунке 6.

Рисунок 6 - Агрегата ковш - печь

Основное оборудование АКП включает в себя:

-консоли с электрододержателями и электродами;

-водоохлаждаемая крышка с газоходом;

-система хранения, дозирования и подачи сыпучих материалов (бункера-питатели, тракт подачи);

-трайб-аппараты для ввода в металл алюминиевой катанки или порошковой проволоки с различными видами наполнителей;

- система донной продувки металла аргоном;

- манипулятор аварийной верхней фурмы;

- манипулятор для измерения температуры и отбора проб металла;

- стенд наращивания электродов;

- самодвижущийся сталевоз. [3]

В настоящее время введено в эксплуатацию отделение непрерывной разливки стали со слябовой МНЛЗ поставки фирмы изображенной на рисунке 7.

МНЛЗ состоит из:

• сталеразливочного и промежуточного ковшей

• водоохлаждаемого кристаллизатора

• механизм качания системы вторичного охлаждения

• устройства для вытягивания слитка

Рисунок 7 - Схема машины непрерывной разливки стали

Основные технические данные МНЛЗ приведены в таблице 8.

Таблица 8 - Основные технические данные МНЛЗ

1.3.2 Выбор шихты для выплавки

Плавку шихтуют из расчёта получения в металле после расплавления значений массовых долей химических элементов не выше заданных в марке стали.

Основные требования к шихтовым материалам:

– масса тяжеловесных отходов (обрези и скрапа) в составе общей массы завалки должна быть не более 50%;

– во избежание риска взрыва следует загружать сухой скрап (без масла, воды) и не использовать герметизированные контейнеры (емкости);

– куски лома не должны превышать по длине 1,0 м, по ширине 0,5 м и по высоте 0,5 м (по массе максимум ~ 1,5 т);

– допускается в завалку ДСП использовать грат МНЛЗ в количестве не более 10 тонн на плавку. Грат заваливать в бадью или на конвейер «Consteel». Грат в бадью загружать только после погрузки не менее 25 тонн лома. При открытых технологических зазорах (для стока воды) в конвейере «Consteel» грат МНЛЗ, предпочтительнее использовать через бадью. В случае погрузки грата на «Consteel» (при открытых зазорах) грат грузить на вторую зону «Consteel», укладывая его на плотный слой лома. В холодное время года, грат использовать сразу в завалку не давая ему слеживаться, т. к. может замерзнуть общей кучей. Для этого необходимо в цех завозить необходимое количество на серию плавок. Завалку ДСП-120 желательно планировать так, чтобы грат МНЛЗ попал в печь до начала схода шлака. В зависимости от содержания FeO в шлаке, на плавках на которых используется грат МНЛЗ допускается расход кускового углеродосодержащий материал (УМВК) увеличивать по 50 кг на каждую тонну заваленного грата МНЛЗ.

В завалку одной плавки допускается использовать ограниченное количество следующих видов металлошихты:

– части и элементы боеприпасов, при наличии талона взрывобезопасности;

– пресс-пакеты и пресс-таблетки в сумме не более 10 тонн;

– габаритный мелкий скрап однородной фракции менее 100 мм, в виде орешка (после магнитной сепарации) не более 10 тонн. Остальное количество (для выполнения плана по расходу скрапа), догружать скрапом более крупных фракций (габаритных размеров);

– промасленные троса заваливать бадьёй только на холодную подину ДСП.

Общая масса металлошихты должна составлять 130 - 140 тонн (без учёта остатка жидкого металла в печи от предыдущей плавки, который должен составлять 45 - 50 тонн). Вес заваленной металлошихты определять по показаниям системы взвешивания ДСП, которые отображаются на рабочей станции сталевара в графе ''загружено скрапа''. [4]

1.3.3 Технологическая карта (схема) выплавки

Технологическая схема производства стали 09Г2С показана на рисунке 8.

Рисунок 8 - Технологическая схема производства стали 09Г2С

· Плавление на ДСП-120

После завалки металлошихты свод переводят в рабочее положение и сталевар производит включение печи в соответствии с утверждённым электрическим режимом. Сразу после включения печи, включают в установленном режиме стеновые комбинированные фурмы-горелки. После расплавления первой загрузки до определенной степени подают лом, чугун, ГБЖ, углеродсодержащие материалы фракцией 5 - 20 мм через отверстие «Consteel», расположенное на боковой стене ДСП. Шлакообразующие материалы (известь, плавиковый шпат, глиноземсодержащие материалы) подают посредством системы перемещения материалов через свод. Объем подаваемого лома регулируется за счет компьютерной программы в зависимости от потребляемой мощности, доступной электрической и химической энергии, а также температуры ванны. Данная программа учитывает также объем вводимого УСМ фракцией 0,1 - 3 мм и извести или известняка.

В случае недостаточной пенистости шлака или чрезмерной подачи лома необходимо: сократить интенсивность подачи лома; увеличить мощность; увеличить объем шлака путем добавления УСМ (образование пены). Ввиду низкого уровня металла в печи на этом этапе, а также с целью получения заданного химического состава шлака, вместе с ломом добавляют известь, доломит и УСМ.

Кислород используют для формирования пенистого шлака. Пенистый шлак сохраняют для обеспечения защиты водоохлаждаемых панелей и огнеупорной футеровки, сокращения расхода электроэнергии и времени работы под током. Кислород и УСМ используют с начала плавки для получения химической энергии посредством окисления углерода и производства достаточного объема печного газа для формирования пенистого шлака с целью обеспечения защиты дуги и боковых стен, а также для сокращения времени работы под током

Кислород подают при помощи кислородных модулей. Во время данного этапа процесса плавления интенсивность подачи лома и других железосодержащих материалов, извести определяется сталеваром для получения температуры ванны примерно 1560^оC.

· Доводка плавки

Скрап подают до определенной степени в соответствии с доступной мощностью. Как только достигнуто примерно 85 - 90 % общей загрузки, автоматически начинается процесс доводки плавки, электроэнергия уменьшается примерно на 10 - 15 %, интенсивность подачи скрапа также уменьшается для обеспечения увеличения температуры в ванне жидкой стали до получения температуры для выпуска плавки.

· Подготовка к выпуску плавки

За 5 - 8 минут до выпуска печь отклоняют не более чем на 2 градуса в сторону шлаковой летки для скачивания шлака. Когда скачивание шлака завершено, наклоняют печь обратно в горизонтальное положение. Отбирают пробу металла и шлака для проверки химического состава. Интенсивность вдувания кислорода и УСМ регулируются по мере необходимости для того, чтобы достичь температуры выпуска. Для повышения температуры ванны до уровня не менее 1620^оС замедляют ход конвейера «Consteel». Температура металла перед выпуском корректируется в зависимости от количества отдаваемых материалов в ковш. Сталь-ковш подготавливается и перемещается в положение для выпуска плавки. Температура футеровки сталь-ковша должна быть не менее 1000^оС за 10 минут до выпуска. Ферросплавы для выпуска должны быть подготовлены основываясь на результат химического анализа пробы, взятой после скачивания шлака.

· Выпуск плавки

К моменту слива необходимое количество ферросплавов и шлакообразующих материалов должно находиться в бункере-накопителе быстрой выгрузки. Температура жидкой ванны ~1600 - 1620°С. После налива ~30-40 тонн жидкого металла, ДСП и модульная система «DANARC» отключаются, электроды устанавливаются в верхнее положение.

После слива металла из печи высота свободного борта сталь-ковша должна быть не меньше чем 250мм. Масса жидкого металла вместе с ковшом не должна превышать грузоподъемность разливочного крана.

Продувка металла инертным газом в сталь-ковше начинается с момента начала слива металла из ДСП.

· Обработка стали на АКП

Производится стыковка аргонопровода с ковшом для донной продувки. Устанавливается сталевоз с ковшом в положение «под крышкой».

Измеряется температура стали. Для повышения стойкости футеровки шлакового пояса сталь-ковшей вводится магнезитовый порошок марки ППК-88 в количестве до 0,6 кг/т. Вводится ТШС в количестве 300 кг. Включается АКП. Нагрев металла начинается с более низких ступеней мощности и переходит к более высоким ступеням после образования достаточно жидкоподвижного шлака.

Во избежание повышенного износа футеровки ковша не работают на повышенных ступенях мощности при малых расходах аргона.

Избегают повышенного расхода аргона, при котором наблюдается нестабильная работа электродов - броски тока по фазам, а также образование оголенных участков поверхности стали. Для уменьшения прямого излучения от дуг на футеровку ковша и уменьшения износа футеровки дуга прикрывается шлаком. Прогревается металл в течение 5-8 мин. Производится первая стадия нагрева стали в ковше до полного расплавления и усреднения шлака.