Определение среднего содержания элементов в готовой стали:

Содержание алюминия в стали принимаем равным 0,02 %.

Принимаем угар элементов на УКП:

Определяем расход силикомарганца марки 14:

Определяем прирост массы металла после присадки силикомарганца марки14:

Определяем массу силикомарганца марки SiMn14, которая перешла в шлак и газовую фазу:

Определяем содержание кремния в металле после присадки силикомарганца марки SiMn14:

Определяем расход ферросилиция марки FeSi65:

Определяем прирост массы металла после присадки ферросилиция марки FeSi65:

Определяем массу ферросилиция, которая перешла в шлак и газовую фазу:

Определяем массу металла после присадки силикомарганца и ферросилиция:

Определяем расход алюминиевой катанки:

Определяем прирост массы металла после присадки алюминиевой катанки:

Определяем массу алюминиевой катанки, которая перешла в шлак:

Определяем массу металла после присадок силикомарганца, ферросилиция и алюминия:

Определяем массу раскислителей, которые перешли в шлак и газовую фазу:

Проверка химического состава после дораскисления на УКП:

Таким образом, после дораскисления на УКП сталь марки 3cп имеет следующий химический состав, %: 0,15 [С]; 0,20 [Si]; 0.525 [Mn]; 0.010 [P]; 0.040 [S].

4. Формирование рафинировочного шлака на УКП

Шлаки, наводимые в сталь - ковше при обработке стали на УКП должны иметь низкую вязкость, высокую способность поглощать серу и оксидные неметаллические включения.

Рекомендуемый состав шлаков для различных сталей, %:

Расчёт массы рафинировочного шлака, формируемого в ковше

Исходные данные:

Химический состав шлака, %:

CaO - 55, MgO - 7, Al2O3 - 15, SiO2 - 20, FeO + MnO - 1, СаF2 - 2.

Плотность шлака - 2,94 т/м3.

Диаметр стальковша ( Q = 250 т) на уровне шлакового расплава - 4200 мм.

Расчет

Критериями, определяющими количество шлака в ковше, являются:

- длина электрической дуги;

- проведение десульфурации на требуемом уровне;

- обеспечение надёжной теплоизоляции зеркала стали в стальковше при разливке.

Длина дуги, в зависимости от мощности и степени напряжения трансформатора, составляет 60 - 120 мм.

Чтобы дуга постоянно находилась в шлаке, толщина шлака должна составлять не менее 0,12 м ( 120 мм ).

Масса шлака, формируемого в ковше, должна составлять:

Для проведения эффективной десульфурации с минимальными затратами тепла желательно, чтобы масса рафинировочного шлака составляла примерно 2 % от массы металла.

При массе плавки 250 т масса шлака должна составлять , что обеспечивает выполнение требований по десульфурации и диффузионному раскислению стали.

Расчёт массы оксидов для формирования рафинировочного шлака сведён в таблицу.

Принимаем содержание CaO в извести 90 %. Тогда расход извести для формирования рафинировочного шлака составит:

Расход извести на 1 т стали составит:

Для отдельных марок стали (особовысококачественных), расход извести повышают до

По опыту эксплуатации УКП на предприятиях Украины расход плавикового шпата для получения жидкоподвижного шлака составляет 1,4 - 2,3 кг/т в зависимости от марки стали на УКП. Следовательно, расход плавикового шпата на 250 т плавку составит:

Расход алюмосодержащих и кремнеземосодержащих материалов зависит от вида используемых материалов и поступления Al2O3 и SiO2 из извести и плавикового шпата.

5. ТЕПЛОВОЙ БАЛАНС УКП

Электроэнергия, подаваемая на УКП, расходуется на:

нагрев металла;

нагрев и плавление шлакообразующих;

нагрев и плавление добавок, в том числе порошковой проволоки;

нагрев отходящих газов;

нагрев футеровки и брони стальковша;

нагрев воды, охлаждающих свод-крышку;

компенсацию потерь тепла теплоизлучением в окружающую среду.

Отношение полезно затрачиваемой энергии (первые 3 статьи) к общим затратам определяет КПД УКП.

Расход тепла на нагрев металла, кДж:

где m - масса стали в стальковше, равная 250000 кг;

С - теплоемкость жидкой стали, равная 0,84 кДж/кг;

Т1 и Т2 - температура стали в начале и конце рафинирования, оС.

В ККЦ, работающих с передувом, температура металла на выпуске 1620-1650 оС. Температура стали, отдаваемой на МНЛЗ - 1590-1615 оС. Следовательно на УКП обеспечивается нагрев стали на 5-30 оС.

Принимаем величину нагрева стали на УКП равной 20 оС.

Расход тепла на нагрев (до 1600 оС) и плавление шлакобразующих, кДж:

Расход тепла на нагрев и плавление добавок, кДж:

При потерях энергии на резисторное сопротивление трансформатора и короткой цепи - 16%, с охлаждающей водой (свод-крышка) - 28,5%, с отходящими газами - 3,5% и на нагрев стальковша - 4,5% общий расход тепла на обработку плавки составит, кДж:

6. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ОБРАБОТКИ
СТАЛИ МАРКИ 3сп на установке печь-ковш

При обработке металла на установке ковш-печь можно проводить следующие операции:

- усреднение расплава по химическому составу и температуре путём перемешивания за счёт продувки расплава инертным газом;

- корректировка химического состава металла путём ввода кусковых ферросплавов и порошковой проволоки с различными наполнителями

- нагрев металла с помощью погруженных в шлак электродов;

- наведение основного шлака и удаление неметаллических включений путём поглощения их шлаком;

- защиту инертным газом и шлаком поверхности расплава от вторичного окисления;

- дегазация и десульфурация;

- модифицирование стали.

Порядок присадки материалов в стальковш по ходу обработки плавки на УКП:

1-15 минуты от начала обработки (все материалы присаживаются порциями до 300 кг с периодичностью 1 порция в 2-3 минуты):

- известь кусковая;

- раскислители;

- плавиковый шпат;

- шлак алюминиевого производства

10-20 минуты от начала обработки:

- ферросплавы;

- коксик порошкообразный (либо коксовая мелочь);

- проволока с порошковым наполнителем (углерод), порциями до 500 м.

30-35 минуты от начала обработки:

- проволока с порошковым наполнителем (1-2 типа).

Обработка металла на установке «ковш-печь» аргоном.

Подачу аргона через продувные пробки осуществляют на протяжении всей обработки металла на УКП.

Рабочий расход аргона устанавливается в количестве 1,5-2,0 л/т в минуту и регулируется так, чтобы при отчётливо наблюдаемом пятне, не допускать бросков тока по фазам.

При неудовлетворительной работе продувочной пробки допускается кратковременная подача аргона высокого давления для пробивания пробки.

При несрабатывании оборудования для донной продувки допускается обработка металла аргоном через верхнюю продувочную фурму следующим образом: после каждого прогрева в течение 5-6 минут производят продувку металла аргоном в течение 2-3 минут.

Виртуальный контроль режима продувки осуществляется перед каждым замером температуры или отбором пробы.

Температурный режим установки печь-ковш.

Ступень нагрева выбирают, исходя из требуемой скорости нагрева.

Скорость нагрева расплава определяется количеством и состоянием шлака, интенсивностью продувки металла аргоном, количеством присаживаемых материалов.

Скорость охлаждения стали при продувке аргоном 0,8-1,0 0С/мин.

Температура металла в стальковше должна соответствовать

При подготовке к разливке первой плавки в серии рекомендуемая температура металла должна быть на 5 0С выше значений, указанных выше.

Контроль температуры металла.

Контроль температуры производят в автоматическом режиме. В случае неработоспособности системы автоматического замера температуры допускается производить замер в ручном режиме.

Первый замер температуры производят не ранее, чем через 3-5 минут после продувки металла аргоном.

Последний замер производится перед передачей ковша с металлом на МНЛЗ, но не ранее, чем через 3 минуты после отключения дугового подогрева.

При обработке металла кальцийсодержащей порошковой проволоки перегрев металла перед вводом проволоки производить с учётом потери порядка 1 0С при присадке 100 м проволоки.

Шлаковый режим установки печь-ковш.

Толщина рафинированного шлака в ковше должна быть 100-150 мм, что обеспечивает устойчивое и бесшумное горение дуг, защиту водоохлаждаемых элементов установки от прямого излучения дуг и теплоизоляцию металла.

Наведение рафинированного шлака производят присадкой в ковш печь твёрдой шлакообразующей смеси в количестве 8-16 кг/т стали.

Состав твёрдой шлакообразующей смеси:

- 70-75 % извести;

- 25-30 % плавикового шпата.

При проведении глубокой десульфурации рекомендуется присаживать ТШС в количествах близких к верхнему рекомендованному пределу.

Присадка плавикового шпата должна производиться исходя из консистенции шлака.

Допускается замена плавикового шпата отходами алюминиевого производства.

Присадку шлакообразующей смеси заканчивать не позднее, чем за 3-5 минут до окончания нагрева.

Для раскисления шлака используют карбид кремния, мелкий бой электродов, коксик, гранулированный алюминий, кусковый силикокальций в количествах, обеспечивающих наведение белого рафинированного шлака.

Отбор проб шлака.

Первую пробу шлака отбирают после наведения шлака в ковше, последнюю перед подачей ковша на разливку (количество проб не регламентируется и зависит от химического состава стали).

Пробы шлака отбирают намораживанием на кислородную трубку.

Первая проба оценивается виртуально. Оценка производиться по остывшей пробе шлака.

Цвет шлака:

- чёрный - шлак имеет высокое содержание FeO и MnO (более 2%). Содержание этих оксидов может быть понижено посредством раскисления алюминием, кальцием, порошком кокса;

- серый до коричневого - содержание FeO и MnO на уровне 1-2 %. Необходимо дополнительное раскисление шлака и добавка извести;

- белый до жёлтого - жёлтый цвет указывает на то, что идёт процесс удаления серы. Шлак после остывания должен рассыпаться. Необходима дополнительная порции извести;

- зелёный - в этом шлаке содержаться окислы хрома;

- белый - свидетельствует о хорошем раскислении шлака, что обеспечивает активный процесс удаления серы.

Вид поверхности шлака:

- с зеркальным блеском, тонкая - указывает на то, что в шлаке высокое содержание SiO2. В этом случае производиться присадка извести.

- гладкая и толстая - свидетельствует о качественном ведении шлакового процесса. Если шлак не распадается после охлаждения, то завышено содержание Al2O3. В этом случае необходима просадка извести.

- ломкая и толстая - свидетельствует о высоком содержании СаО в шлаке.. Необходима добавка разжижителя - плавикового шпата.

Хорошо раскисленный шлак имеет цвет от светло-серого до белого, при охлаждении рассыпается в порошок.

Вторая проба отбивается на чистый металлический лист. В пробе не должно быть посторонних примесей. Эта проба отправляется на химический анализ в экспресс-лабораторию.

Результаты анализа последней пробы шлака записывается в паспорт внепечной обработки на установке ковш-печь.

При проведении глубокой десульфурации допускается дополнительная присадка в ковш после наведения рафинирующего шлака 300-400 м кальцийсодержащей порошковой проволоки.

Присадка кальцийсодержащей проволоки производиться после завершения всех технологических операций перед передачей ковша с металлом на разливку.

После присадки в ковш порошковой проволоки проводиться «мягкая» продувка металла аргоном продолжительностью не менее 3 минут с пониженным расходом инертного газа (290 л/мин).

Не допускается подогрев металла после присадки кальций содержащей проволоки.

Корректировка химического состава стали.

Корректировку химического состава стали производят в соответствии результатами расчёта расхода добавок на заданное содержание элементов.

Для обеспечения заданного химического состава стали ввод элементов производят после получения гомогенного жидкоподвижного шлака в следующей очерёдности: углерод - марганец - кремний - алюминий - кальций, с учётом данных по усвоению и угару основных химических элементов, приведённых в таблице:

Корректировка содержания углерода в металле производиться вводом углеродсодержащей порошковой проволоки или коксиком. Присадка 200 м на ковш углеродсодержащей проволоки вводит 0,01 % углерода.

Допускается корректировка углерода в количестве не более 0,05 %.

Отбор проб металла.

Отбор проб металла производят в автоматическом режиме. В случае неработоспособности системы автоматического отбора проб допускается производить отбор проб в ручном режиме. Пробоотборщик вводиться в ковш при выключенном электродуговом подогреве металла и поднятых электродах через слой шлака в жидкий металл на глубину не менее 300 мм на время не более 5 секунд с момента погружения.

Первую пробу отбирать не ранее, чем через 5 минут после начала продувки металла аргоном.

Каждая последующая проба отбирается не ранее, чем через 5 минут после коррекции химического состава.

Пробу охлаждать обдувом сжатым или вентиляторным воздухом.

Допускается охлаждение проб водой после охлаждения на воздухе до тёмно-вишнёвого цвета.

В случае появления на пробе шлаковых включений, трещин и других дефектов проба бракуется.

Проба на определение химического анализа металла отправляется в экспресс-лабораторию в патроне-контейнере.

Мастер или сталевар обязаны сообщить в экспресс-лабораторию номер плавки, номер ковша и порядковый номер пробы.

Последовательность технологических операций.

Ковш устанавливается в рабочую позицию.

Подсоединяются элементы продувочной системы. Ковш накрывают крышкой, опускают электроды, начинается продувка металла аргоном и электродуговой подогрев

Затем производиться обработка металла ТШС

После получения результатов химического анализа произвести корректировку химического состава металла

При необходимости повторить корректировку металла по химическому составу в соответствии с данными химического анализа последующих проб

При обработке металла кальцийсодержащий проволокой, внести проволоку в металл, произвести «мягкую» продувку металла не менее 3 минут, отобрать пробу шлака для определения его химического состава, произвести замер температуры

Затем произвести отключение аргона, поднять свод и при необходимости утеплить зеркало металла утеплительной смесью ТИС-2М(СК) в количестве 1 кг/т стали.

Сталевоз перемещает ковш в резервную позицию, ковш накрывается крышкой и передаётся на разливку.

При неготовности УКП к приёму очередной плавки, ковш устанавливают на стенд продувки. После установки ковша на стенд немедленно начать продувку металла с минимальным расходом продувочного газа. Сталеразливочный ковш накрывается теплоизолирующей крышкой. Допустимое время пребывания ковша на стенде определяется исходя из начальной температуры металла и скорости охлаждения. Минимальная допустимая температура металла должна быть на 30 0С выше температуры ликвидус.

ПЕРЕЧЕНЬ ССЫЛОК

Производство стали в агрегате ковш-печь / Д. А. Дюдкин, С. Ю. Бать, С. Е. Гринберг, С. Н. Маринцев. - Донецк: ООО «Юго-Восток, Лтд», 2003.-300 с.

Внепечная обработка расплава порошковыми материалами / Д. А. Дюдкин, С. Ю. Бать, С. Е. Гринберг и др. - Донецк: ООО «Юго-Восток, Лтд», 2002.-296 с.

Дюдкин Д. А. Технологические и энергетические аспекты эксплуатации агрегата ковш-печь // Сталь. 2005. №8.- С. 31-33.

Сокращение теплопотерь на выпуске из конвертера и увеличение пропускной способости агрегата ковш-печь / В. А. Баглук, И. Ю. Морозова, В. Г. Валитов и др. // Сталь. 2004. №7.- С. 20,21.

Размещено на Allbest.ru