Технологический расчет выплавки стали марки 09Г2С в ДСП-80

Расчёт технологии выплавки стали ёмкостью 80 тонн, химический состав металла по периодам плавки. Соотношения в составе шихты: лома и чугуна, газообразного кислорода и твердого окислителя, в виде железной руды. Количество и состав шлака, расход извести.

Рубрика Производство и технологии
Вид курсовая работа
Язык русский
Дата добавления 08.06.2016
Размер файла 222,0 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВО ОБЩЕГО И ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ СВЕРДЛОВСКОЙ ОБЛАСТИ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ СВЕРДЛОВСКОЙ ОБЛАСТИ

«ПЕРВОУРАЛЬСКИЙ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИЙ КОЛЛЕДЖ»

КУРСОВАЯ РАБОТА

Тема: Технологический расчет выплавки стали марки 09Г2С в ДСП-80

Проект выполнил: Климов В. С.

Руководитель проекта: Жданов А. В.

Нормоконтроль: Бобылева Л. А.

2016

ЗАДАНИЕ ДЛЯ РАСЧЕТА

Рассчитайте:

- количество лома и чугуна

- количество и состава шлака

- потребность в окислителях

- присадку ферросплавов.

Исходные данные:

Марка стали 09Г2С ГОСТ 19281 - 89.

Химический состав марки в таблице 1.

Талица 1 - Химический состав марки 09Г2С.

Элементы

С

Mn

Si

S

P

Cu

Ni

%

0,12-0,07

1,3-1,7

0,5-0,8

0,03

0,03

0,2

0,2

Химический состав чугуна в таблице 2.

Талица 2 - Химический состав чугуна.

Элементы

С

Mn

Si

S

P

Cu

Mo

%

4,2

0,5

0,4

0,02

0,03

0,02

0,005

Ёмкость печи 80 т.

Ферросплавы, применяемые для раскисления и легирования:

ФМн90 (C-0,5%; Mn-90%; Si-1,8%; S-0,02%; P -0,3%.)

Фс65 (C-0,1%; Mn-0,4%; Si-65%; S-0,02%; P -0,05%.)

Перечень применяемых окислителей:

Технический кислород (содержание О2 -99,5%), Железорудный материал (содержание Fe- 52%), Степень использования кислорода в железорудном материале -80%. В качестве флюса применяется известь (содержание СаО - 92%; SiO2 - 8%)

Основности шлака 1,95

ВВЕДЕНИЕ

В работе необходимо провести расчёт технологии выплавки стали заданной марки стали - 09Г2С в ДСП ёмкостью 80 тонн и рассчитать химический состав металла по периодам плавки. Необходимо выполнить расчёт соотношения в составе шихты: лома и чугуна и произвести расчёт газообразного кислорода и твердого окислителя, в виде железной руды. Дополнительно требуется произвести расчёты: количества и состава шлака, расчет расхода извести. Определена потребность в ферросплавах для раскисления и легирования.

Сталь 09Г2С ГОСТ 19281 - 89 конструкционная низколегированная применяется для изготовления сварных конструкций.

В условиях ПАО ПНТЗ выплавка стали осуществляется по схеме ДСП-АКП- Вакууматор и разливка на МНЛЗ (приложение Б).

1. РАСЧЕТ КОЛИЧЕСТВА ЛОМА И ЧУГУНА

Определим количество углерода в составе шихты.

где 0,28 - количество углерода в марке ниже нижнего придела на 0,01-0,03, %;

0,4 - количество углерода, окисляемое в окислительный период, %;

0,2 - количество углерода сгораемое во время плавки, %;

- масса печи, кг.

Для определения доли лома и чугуна составим систему уравнений:

где мл - масса лома, кг;

мч - масса чугуна, кг;

л - количество углерода в ломе, %;

ч - количество углерода в чугуне, %;

шихты - количество углерода в составе шихты, %.

Решая систему уравнения, определим массу лома и массу чугуна при условии, что содержание углерода в ломе СЛ=0,09% и содержание углерода в чугуне Сч=4,2%.

;

После решения системы уравнения мл=кг, а мч=1 кг.

Ориентировочный состав шихты:

Чугун - 18,5%; Лом - 81,5%.

Средний состав шихты приведен в таблице 3.

Таблица 3 - Химический состав исходного сырья и средний состав шихты.

Материал

Единицы измерения

количество

Химический состав, % масс

С

Mn

Si

S

Лом

кг

65200

58,68

978,00

423,8

19,56

%

81,5

0,09

1,50

0,65

0,03

Чугун

Кг

14800

621,60

74,00

59,2

2,96

%

18,5

4,20

0,50

0,4

0,02

Ср. Шихта

кг

80000

680,28

1052,00

483

22,52

%

100,

0,85

1,32

0,604

0,03

Лом

кг

16,30

130,40

0

130,40

63442,86

%

0,03

0,20

0

0,20

79,30

Чугун

кг

4,44

2,96

0,74

0,00

14034,10

%

0,03

0,02

0,01

0,00

17,54

Ср. Шихта

кг

20,74

133,36

0,74

130,40

77476,96

%

0,03

0,17

0

0,16

96,85

2. РАСЧЁТ КОЛИЧЕСТВА И СОСТАВА ШЛАКА

Расчет количества и состава шлака определим на основе данных по угару элементов из состава шихты: C, Mn, Si, P, Fe, Мо, Ni

Угар элементов в период плавления представлен в таблице 4.

Таблица 4 - Угар элементов в период плавления.

Элементы

C

Mn

Si

P

Fe

Мо

Ni

%

10

25

40

15

1

0

0

В результате получаем информацию о составе металла в конце периода плавления, которую приводим в таблице 5.

Таблица 5 - Состав металла в конце периода плавления.

Состав П.П.

Единицы измерения

Содержание элементов %

Кол-во

C

Mn

Si

S

кг

78698

612,25

789,00

289,8

22,52

%

100

0,78

1

0,368

0,03

угар

кг

1302,11

68,03

263

193,2

0

Состав в П.П.

Единицы измерения

Содержание элементов, % масс

P

Cu

Mo

Ni

Fe

кг

17,63

133,36

0,74

130,4

76702,19

%

0,02

0,17

0

0,17

97,46

угар

кг

3,11

0

0

0

774,77

Угар элементов в окислительный период приведен в таблице 6.

Таблица 6 - Угар элементов в окислительный период.

Элементы

C

Mn

Si

P

Fe

Мо

Ni

%

60-80

50-85

100

35-50

4-6

0

0

В результате получим информацию о составе металла в окислительный период (таблица 7).

Таблица 7 - Химический состав металла в конце окислительного периода.

Состав О.П.

Единицы измерения

Содержание элементов, % масс

Кол-во

C

Mn

Si

S

кг

74261

55,10

276,15

0,002

22,52

%

100

0,07

0,37

0,000003

0,03

угар

кг

4436,7

557,15

512,85

289,800

0

Состав О.П.

Единицы измерения

Содержание элементов, % масс

P

Cu

Mo

Ni

Fe

кг

8,81

133,36

0,74

130,4

73634,1

%

0,01

0,18

0

0,18

99,16

угар

кг

8,81

0

0

0

3068,09

При расчёте присадок ферросплавов, для раскисления и легирования, ориентируемся на состав металла в конце окислительного периода.

В результате расчета окисления примесей в период плавления и окислительный период плавки было определено их общее количество (таблица 8).

Таблица 8 - Количество окисленных примесей за период плавления и окисли тельный период.

Единицы измерения

Количество элементов

Mn

Si

P

Fe

сумма

кг

827,79

275,52

14,86

4825,16

5943,33

%

13,928

4,636

0,250

81,186

100

Для определения количества и состава шлака необходимо провести пересчёт массы окисленного компонента в соответствующие оксиды:

Mn- MnO; Si- SiO2 ;P- P2O5 ;Fe- FeO.

Для пересчёта необходимо знать молярные массы соответствующих элементов, молярную массу кислорода (таблица 9) и исходные массы окислившихся компонентов в период плавления и окислительный период (таблица 8).

Таблица 9 - Молярные массы элементов.

Элементы

Mn

Si

P

Fe

O

М, г/моль

55

28

30

56

16

Пересчёт количества окислившихся примесей производится по формуле:

где - масса окислившихся элементов после периода плавления и окислительного периода, кг;

- молярная масса окислившихся элементов, г/моль;

- молярная масса кислорода, г/моль.

=1001,6

Результаты расчета количества и состава шлака приведены в таблице 10.

Таблица 10 - Количество и состав шлака.

Единицы измерения

Количество элементов

MnO

SiO2

P2O5

FeO

сумма

кг

1001,56

1035

26,83

4940,82

7004,201

%

14,299

14,78

0,383

70,541

100

Для формирования шлака заданного состава с основностью (CaO)(SiO2)=1,95 необходимо добавить извести.

При расчёте добавки извести в шлак, необходимо задать требуемую основность шлака, значения которой приведены в задании расчетной работы (CaO /SiO2) =1,95.

Присадка чистого CaO (при условии отсутствия CaO в составе исходной шихты ДСП) производится по формуле:

где осн. - основность шлака (CaO)/(SiO2)=1,95;

SiO2 - количество SiO2 в шлаке, кг.

мCaO = 1.9 1035= 2018,25 кг.

Пересчёт состава шлака с учетом необходимой добавки чистого CaO приведены в таблице 11.

Таблица 11 - Состав шлака с учетом добавки чистого CaO.

Единицы измерения

Количество элементов

MnO

SiO2

P2O5

FeO

CaO

сумма

кг

1001,552

1035

26,832

4940,816

2018,25

9022,451

%

11,10

11,47

0,297

54,76

22,37

100

После определения количества требуемого чистого CaO, для получения шлака заданного состава, проведем расчет потребности в извести при условии, что она содержит 92% CaO и 8% SiO2 . Для расчета количества извести определим содержание «активного» CaO в ее составе, то есть его флюсующую способность : на связывание SiO2 в составе извести и соотношения 1:1 будет задействовано 8% CaO. Таким образом: 92-8х1,95=76,4% - содержания активного CaO в составе извести. Формула пересчета состава шлака:

где - масса CaO в шлаке, кг;

- количество SiO2 в извести, %;

- количество активного CaO в извести, %.

где - масса CaO в шлаке, кг;

- количество активного CaO в извести, %.

Результаты расчета количества состава шлака в период плавления и окислительный период с учетом добавки извести до основности CaO /SiO2 =1,95 приведены в таблице 12.

Таблица 12 - Состав шлака в период плавления и окислительный период с учетом добавки извести.

Единицы измерения

Количество элементов

MnO

SiO2

P2O5

FeO

CaO

сумма

кг

1001,55

1246,34

26,83

4940,82

2430,35

9645,89

%

10,38

12,92

0,28

51,22

25,196

100

3. РАСЧЕТ ПОТРЕБНОСТИ В ОКИСЛИТЕЛЯХ

Расчет потребности в окислителях производится на основе данных по угару элементов в период плавления и окислительного периода, производим расчёт потребности газообразного кислорода на окисление примесей, кислород используется технический (99,5% кислорода).

Окисляется: С, Mn, Si, Р, Fe, масса окисляющихся компонентов для расчёта складывается из суммы элементов в период плавления и окислительный период.

где - количество элементов окисляющихся в период плавления. кг;

- количество элементов окисляющихся в окислительный период, кг.

Содержание железа в составе железорудного материала 55% (см. задание для расчёта).

Произведём пересчёт железа в составе железорудного материала на оксид Fe2O3. Расчёт ведём на 100 килограмм железорудного материала.

)

сталь металл шихта плавка

где - масса железа в железорудном материале, кг;

- молярная масса железа, г/моль;

- молярная масса кислорода, г/моль.

Реакция окисления железа с применением железорудного материала нами не учитывается, поскольку поступления FeO в шлаке учтено в степени освоения кислорода руды (80%) соответственно, примерно 20 % Fe2O3 перейдёт в шлак в виде FeO по реакции Fe + Fe2O3=3FeO. Массу железорудного материала найдём по формуле:

где - масса элемента в период плавления и окислительный период, кг;

- молярная масса элемента, г/моль;

- молярная масса Fe2O3, г/моль.

Найдём массу железорудного материала с учётом степени усвоения (80%):

где - масса железорудного материала необходимого на окисление углерода, кг;

- масса железорудного материала необходимого на окисление марганца , кг;

- масса железорудного материала необходимого на окисление кремния, кг;

- масса железорудного материала необходимого на окисление фосфора, кг;

Найдём массу кислорода, необходимую на окисление примесей:

где - масса элемента в период плавления и окислительный период, кг;

- молярная масса кислорода. г/моль;

- молярная масса элемента. г/моль.

Найдём необходимый объём кислорода:

где - масса кислорода, кг;

- молярный объём (22,4 л/моль).

Делаем перерасчёт на технический кислород с усвоением 80%:

Находим общий объём кислорода:

где необходимый объём кислорода для окисления углерода, м3;

- необходимый объём кислорода для окисления марганца, м3;

- необходимый объём кислорода для окисления кремния, м3;

- необходимый объём кислорода для окисления фосфора, м3;

- необходимый объём кислорода для окисления железа, м3.

Результаты расчёта приведены в таблице 13.

Таблица 13 - Объём кислорода необходимый для окисления примесей в период плавления и окислительный период.

Единицы измерения

Количество кислорода

С

Mn

Si

P

Fe

сумма

м3

733,04

198,5

485,43

13,53

965,54

2396,04

%

30,594

8,285

20,260

0,565

40,297

100

4. РАСЧЕТ ПРИСАДКИ ФЕРРОСПЛАВОВ

Расчёт присадки ферросплавов производится на основе данных по химическому составу металла в конце окислительного периода. Необходима добавка марганца и кремния.

Для раскисления и легирования применяем ферромарганец марки ФМн78 и ферросилиций марки ФС65.

Расчет присадки ферросплавов производим по формуле:

где - масса печи, кг;

- количество элемента в марке, %;

- количество элемента после окислительного периода, %;

- коэффициент усвоения, %;

- количество элемента в ферросплаве, %.

Расчёты и состав добавок ферросплавов приведены в таблице 14

Таблица 14 - Состав ферросплавов.

Добавка ферромарганца марки ФМн90

количество

Химический состав, % масс

С

Mn

Si

S

%

0,5

90

1,8

0,02

1057

кг

5,285

903,735

19,026

0,2114

%

0,5

85,5

1,8

0,02

добавка ферросилиция марки ФС65

%

0,1

0,4

65

0,02

888

кг

0,888

3,552

503,496

0,1776

%

0,1

0,4

56,7

0,02

Добавка ферромарганца марки ФМн90

количество

Химический состав, % масс

P

Cu

Мо

Ni

Fe

%

0,3

0

0

0

7,38

1057

кг

3,171

0

0

0

78,0066

%

0,3

0

0

0

7,38

добавка ферросилиция марки ФС65

%

0,05

0

0

0

36,43

888

кг

0,444

0

0

0

323,4984

%

0,05

0

0

0

36,43

Результат расчёта конечного состава металла после раскисления и легирования оформляем в виде таблицы 15.

Таблица 15 - Состав металла после раскисления и легирования.

Единицы измерения

количество

Химический состав, % и масса

С

Mn

Si

S

кг

76206,190

61,276

1183,437

522,524

22,909

%

100

0,08

1,553

0,69

0,030

Единицы измерения

Химический состав, % и масса

P

Cu

Мо

Ni

Fe

кг

12,430

133,360

0,740

130,400

74035,608

%

0,016

0,175

0,001

0,17

97,152

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В данной работе выполнен расчёт технологии выплавки марки стали - 09Г2С в ДСП ёмкостью 80 тонн. Данная Сталь 09Г2С конструкционная низколегированная применяется для изготовления сварных конструкций.

В условиях ОАО ПНТЗ выплавка стали осуществляется по схеме ДСП-АКП- Вакууматор и разливка на МНЛЗ.

В курсовой работе был рассчитан химический состав металла по периодам плавки. Произведены расчёты: газообразного кислорода и твердого окислителя, в виде железной руды, соотношения в составе шихты: лома и чугуна, количества и состава шлака, расчет расхода извести, и определена потребность в ферросплавах для раскисления и легирования.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Поволоцкий Д. Я., Рысс М. А., Строганов А.И., Ярцев М. А.

Электрометаллургия стали и ферросплавов / - М.: Металлургия, 1974. - 551 с.

2. Явойский В.И., Кряковский Ю.В., Григорьев В.П., Нечкин Ю.М., Кравченко В.Ф., Бородин Д.И. Металлургия стали / - М.: Металлургия, 1983. - 584 с.

3. ГОСТ 19281 - 89 Прокат из стали повышенной прочности. Общие технические условия.

4. ГОСТ 4755 - 91 Ферромарганец. Технические требования и условия поставки.

5. ГОСТ 1415-93 Ферросилиций. Технические требования и условия поставки.

Размещено на Allbest.ru


Подобные документы

  • Расчет шихты для плавки, расхода извести, ферросплавов и феррованадия. Материальный баланс периода плавления. Количество и состав шлака, предварительное определение содержания примесей металла и расчет массы металла в восстановительном периоде плавки.

    курсовая работа [50,9 K], добавлен 29.09.2011

  • Общая характеристика стали 38Х2МЮА. Технологический процесс выплавки стали в дуговой сталеплавильной печи. Химический состав шихтовых материалов, Расчёт металлошихты на 1 т металла. Материальный баланс периодов плавления и окисления (на всю плавку).

    курсовая работа [48,0 K], добавлен 16.03.2014

  • Особенности технологии выплавки стали. Разработка способов получения стали из чугуна. Кислородно-конвертерный процесс выплавки стали. Технологические операции кислородно-конверторной плавки. Производство стали в мартеновских и электрических печах.

    лекция [605,2 K], добавлен 06.12.2008

  • Характеристика стали 25ХГСА, расчёт материального баланса. Среднешихтовой состав и период плавления. Расчет периода плавления и окисления. Тепловой баланс. Обоснование выбора трансформатора. Расчёт времени плавки. Коэффициент теплоёмкости шлака.

    курсовая работа [46,5 K], добавлен 05.01.2016

  • Технология плавки стали в дуговой печи. Химический состав углеродистого лома, кокса, никеля, ферромолибдена и готовой стали. Период расплавления и окислительный период. Расчет шихтовки по углероду. Определение расхода шихтовых материалов на 1 тонну стали.

    курсовая работа [136,1 K], добавлен 06.04.2015

  • Определение параметров процесса плавки стали в конвертере с верхней подачей дутья: расчет расход лома, окисления примесей металлической шихты, количества и состава шлака. Выход жидкой стали перед раскислением; составление материального баланса плавки.

    курсовая работа [103,4 K], добавлен 19.08.2013

  • Механические свойства легированной конструкционной стали 35ХМЛ. Подбор шихты и определение среднего состава стали для расчета содержания основных компонентов. Описание технологии выплавки стали в кислой и основной электродуговых печах с окислением.

    курсовая работа [1,1 M], добавлен 08.11.2013

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.