|  Влияние водорода на свойства стали |
|
Si
|
Cr
|
S
|
P
|
H
|
N
|
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
6
|
7
|
8
|
9
|
|
ФC 75
|
0,1
|
-
|
65,0
|
-
|
0,03
|
0,05
|
0,0008
|
0,001
|
|
ФМн 75
|
7,0
|
76,0
|
2,0
|
-
|
0,03
|
0,45
|
0,0020
|
0,020
|
|
ФХ 800
|
0,5
|
2,0
|
2,0
|
65
|
0,05
|
0,08
|
0,0005
|
0,004
|
Содержание остаточной массовой
доли легирующих и примесей в стали перед легированием составляет марганца –
0,088%, кремния – следы, углерода – 0,36%, серы – 0,012%, фосфора – 0,011%,
хрома – 0,3%.
Требуемое количество
массовых долей элементов в готовой стали: марганца -0,6%, кремния – 0,28%,
углерода – 0,36%, серы – 0,015%, фосфора – 0,015%, хром – 0,9%.
Необходимое количество
ферросплавов для легирования стали определяем по формуле:
ФСпл = М · ∆ [Эл] / η · с (27)
где ФСпл – количество вводимого
ферросплава, кг/т стали;
М – масса металла, кг;
∆ [Эл] - массовая
доля элемента, которую необходимо внести, %;
η – степень усвоения
ферросплава;
с – содержание элемента в
ферросплаве, масс. доли, %
Требуется внести с
ферромарганцем 0,592% марганца. Степень усвоения ферромарганца в ковше
составляет 95%. Необходимое количество ферромарганца
ФМн 75 = 1000 · 0,592/0,95
· 76 = 8,0 кг/т стали;
ФМн 75 = 8,0 кг/т жидкой
стали или 2000 кг. на плавку.
Требуется внести с
ферросилицием 0,28% кремния. Степень усвоения ферросилиция в ковше при
пульсирующей продувке составляет 92%. Необходимое количество ферросилиция
ФС75 = 1000 · 0,28/0,92 · 80
= 3,9 кг/т стали;
ФС75 = 4,05 кг/т жидкой
стали или 1012,5 кг. на плавку.
Требуется внести с
феррохромом 0,6% хрома. Степень усвоения феррохрома в ковше при продувке
составляет 98%. Необходимое количество феррохрома
ФХ800 = 1000 · 0,6/0,98 · 65
= 9,41 кг/т стали
ФХ800 = 9,41 кг/т жидкой
стали или 2352 кг. на плавку.
Количество внесенных
элементов с ферросплавами показаны в таблице 16.
Таблица 16 – Количество внесенных
элементов с ферросплавами
|
|
Ферросплав
|
Содержание вносимых
элементов, массов. доля, %
|
|
С
|
Сr
|
Мn
|
Si
|
S
|
P
|
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
6
|
7
|
|
ФМн75
|
0,0570
|
-
|
0,59200
|
0,016
|
0,00020
|
0,0036
|
|
ФХ800
|
0,0090
|
0,6
|
-
|
0,019
|
0,00050
|
0,0003
|
|
ФС75
|
0,0008
|
-
|
0,0016
|
0,280
|
0,00008
|
0,0002
|
После легирования сталь
будет иметь химический состав, который показан в таблице 17.
Таблица 17 – Химический состав стали
после легирования и науглероживания
|
С
|
Mn
|
Si
|
P
|
S
|
Cr
|
|
0,42
|
0,68
|
0,315
|
0,015
|
0,0127
|
0,9
|
2.2.8 Изменение температуры в
процессе внепечной обработки металла
В процессе производства стали
без дополнительного подогрева на технологических стадиях между выпуском металла
и разливки на МНЛЗ, температура металла все время уменьшается.
Температуру металла в печи
перед выпуском можно найти из соотношения
Твып = ∆Т1 + ∆Т2 + ∆Т3
+ ∆Т4 + ∆Т5
(28)
где ∆Т1 – падение
температуры стали при выпуске из печи, ºС;
∆Т2 -
падение температуры стали при транспортировке стальковша до стенда
продувки, ºС;
∆Т3 -
падение температуры стали при продувке в ковше, ºС;
∆Т4 -
падение температуры стали при транспортировке стальковша от стенда до
МНЛЗ, ºС;
∆Т5 -
заданная температура в промковше, ºС.
Падение температуры при
выпуске стали из печи за счет излучения струи металла в атмосферу цеха и нагрев
футеровки ковша и ввода ТШС составляет 60ºС.
Падение температуры стали
при транспортировке стальковша до стенда и от стенда до МНЛЗ можно принять
равным 20ºС.
При продувке и с учетом
ввода ферросплавов температура металла падает на 20ºС.
Необходимая температура
металла в стальковше перед разливкой
Тс.к = Тлик + Тп.к. + Ткр +
20 (29)
где Тлик – температура
ликвидус стали, ºС;
Тп.к –
температура стали в промковше, ºС;
Ткр –
температура в кристаллизаторе, ºС.
Тлик = 1539 - 79[С] - 12[Si] - 5[Mn] - 25[S] - 30[P] +
2,7[Al] (30)
Тлик =
1539 – 79,0 · 0,17 – 12 · 0,5 – 5 · 1,38
– 25 · 0,04 – 30 · 0,035 + 2,7 · 0,03 =
= 1501ºС
Тс.к = 1501 + 10
+ 20 + 20 = 1551ºС
Теперь легко подсчитать, что
без принятия мер по дополнительному подогреву, температура стали на выпуске из
ДПСА должна составлять
Твып = 60 + 20 +
20 + 1551 = 1650ºС
При необходимости сталь
подогревают перед разливкой на МНРС химическим подогревом. Химический нагрев –
это нагрев металла тепловым эффектом экзотермических реакций окисления
элементов, растворенных в расплаве. Основными такими элементами являются
алюминий и кремний. При окислении алюминия температура расплава может
повышаться с максимальной скоростью 2-4ºС мин. Недостатками этого метода
является значительное загрязнение стали неметаллическими включениями и
невысоким коэффициентом полезного действия.
2.2.9 Разработка МНЛЗ
Выбор типа МНЛЗ
Для выпуска тонкого листа
выбирается заготовка сечением 50 х 1200 мм. Принимается время разливки равное
90 мин., т.к. оптимальный вариант, когда время разливки равно времени плавки в
ДПСА.
Найдем скорость разливки.
Она определяется по формуле:
(31)
где ω – скорость разливки,
м/мин;
М – масса металла в ковше, кг;
N – количество ручьем;
τ – допустимое время
разливки, мин;
ρ – плотность стали, кг/м3;
φ – коэффициент,
учитывающий потери времени при разливке.
ω = 210 ·/(1 · 0,05 ·
1,2 · 7,65 · 90) = 5,1 м/мин.
Металлургическая длина
машины определяется по формуле:
L = 300 · a2 · ω
(32)
L = 1,1 · 0,052 · 5,1/(22 · 0,0252) = 5,61 м
Исходя из этого выбираем
вертикальную машину с загибом. Управление для оценки допустимого базового
радиуса технологической оси МНЛЗ записывается /9/.
(33)
Производительность МНЛЗ.
Производительность МНЛЗ
рассчитывается по формуле:
(34)
где Р1 – пропускная
способность при отливке заготовки определенного сечения,
т/год;
n – количество плавок в серии при разливке методом плавка на
плавку
(принимаем n = 15 плавок);
М – масса металла, т;
Ф – фонд времени работы МНЛЗ,
сут;
τ1 – время
разливки стали из сталеразливочного ковша, мин;
τ2 – время
подготовки машины к приему плавки без изменения размеров слитка,
мин.
Принимаем τ1
= 90 мин, τ2 = 40 мин.
Ф = 365 – (Тк + Тпп + Тт),
(35)
где Тк –
продолжительность капитального ремонта установки, 10 сут.;
Тпп –
продолжительность планово-предупредительных ремонтов, 17 сут.;
Тт –
продолжительность текущих ремонтов, 30 сут.
Тогда
Ф = 365 – (10 + 17 + 30) =
308 сут.
Производительность МНЛЗ
равна:
3 Специальная часть
3.1 Исследования в условиях
сталеплавильного производства
Продувка стали в ковше
инертным или нейтральным газом стала обязательным элементом технологии выплавки
стали в различных сталеплавильных агрегатах. С помощью этого метода решают
достаточно большой круг вопросов, таких, как частичная дегазация, удаление
включений, перемешивание, усреднение состава, тонкое регулирование температуры
перед непрерывной разливкой и т.д. /13/.
Одним из важнейших
результатов внепечной обработки нейтральными газами является улучшение свойств
твердого металла практически без изменения его состава /14/. Так, например,
твердый металл после его продувки аргоном характеризуется более высокими
значениями модуля упругости, электропроводности и термо-э.д.с, а также
пониженными значениями коэрцетивной силы. Проволока, изготовленная из этого
металла, выдерживает большее число скручиваний до разрушения, а выносливость
металлокорда на 27 – 102% больше, чем из металла не обработанная аргоном /15/.
Как уже отмечалось, продувка
инертным газом способна существенно снизить содержание неметаллических
включений и растворенных в металле газов только лишь при обработке стали в
ковшах небольшой емкости (20 – 30 тонн). Для получения низкого остаточного
содержания водорода при внеагрегатной обработке аргоном необходимый расход
нейтрального газа должен составлять 2-5 м3/т /16/. Такие расходы
можно достигнуть только пру продувке стали в ковшах малой емкости или
газопроницаемой футеровкой днища. Для большегрузных ковшей это невыполнимо
из-за конструктивных особенностей продувочных устройств и большой длительности
продувки.
В большегрузном ковше
продувка стали инертными газами влияет на однородность химического состава. Это
обстоятельство особенно актуально при производстве высококачественной стали,
разливаемой как на УНР, так и в слитки. Примером может служить производство
низколегированной стали для труб большого диаметра «северного исполнения». В
этом случае особенно важно получить точно заданный состав готовой стали.
Обработка стали инертными газами в настоящее время получила наиболее широкое
распространение. Такой обработке с целью усреднения температуры и химического
состава металла подвергается почти вся сталь, разливаемая на МНЛЗ.
В целом, основной задачей
технологии внепечной обработки стали нейтральными газами является усреднение
расплава по химическому составу, температуре и дегазации расплава.
Под термином «газы в стали»
металлурги обычно понимают концентрацию в ней водорода и азота. Кислород
некоторые авторы не включают в это понятие в связи с тем, что методы борьбы с
ним существенно отличаются от методов борьбы с водородом и азотом. Однако
разработка и освоение устройств для определения активности кислорода в расплаве
(актинометров) дало толчок к ряду исследований, направленных на
совершенствование процесса раскисления стали /17/.
Вместе с тем на практике
металлурги с определенной эффективностью ведут борьбу только с водородом и
кислородом. Значительные трудности вызывает удаление из расплава азота. В ряде
работ /18/ подтверждается факт нестабильного и незначительного удаления азота
при внепечной обработке расплава нейтральным газом. Снижение содержания азота
наблюдается только при продувке сталей, содержащих титан и алюминий, т.е.
хорошо раскисленных сталей. При обработке нераскисленного металла аргоном
дегазация расплава не сопровождается удалением азота.
Поэтому был предпринят ряд
попыток по реализации различных методов активизации воздействия на расплав. К
таким попыткам следует отнести вращение фурмы с пористыми насадками, с реверсом
направления и заданной цикличностью, наложение ультразвуковых колебаний в
диапазоне 102 – 102 Гц, применение дутьевого устройства в
виде Сегнерова колеса, вращающегося роторного устройства и горизонтального
расположения желобов под струями газа в расплаве. Применение этих методов
несколько повышает эффективность обработки, но значительно усложняется
изготовление дутьевых устройств и снижается надежность их в работе.
Следует отметить, что все
вышеперечисленные разработки предполагают истечение продуваемого газа из
сопловых устройств при низких давлениях, а, следовательно, относительно низких
скоростях.
Как отмечалось в предыдущем
разделе, основным параметром, характеризующим возможный уровень рафинирования
стали от газов и неметаллических включений является степень дисперсности
вдуваемого нейтрального газа. Описанные в литературе дутьевые режимы обработки
больших объемов металла /19/ характеризуются малыми удельными расходами газа и,
как следствие, весьма невысокой степенью дисперсности вдуваемого газа.
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12
|
© 2009 Все права защищены.
Наверх