Расчет материального баланса плавки стали в 160-тонной ДСП на свежей шихте для получения стали марки 38Х2МЮА

Введение

Технологический процесс выплавки стали в ДСП

Сталь в дуговой печи выплавляется одношлаковым процессом. По способу выплавки различают два варианта:

1 вариант - с завалкой шихты на "сухую" подину, очищенную от остатков шлака и металла предыдущей плавки;

2 вариант (основной) - с завалкой шихты на "болото", суммарной массой от 10 до 20 т оставшейся от предыдущей плавки части шлака и металла

Плавки по 1 варианту (на "сухую" подину) проводятся после холодного ремонта подины в течение первых двух-трех плавок подряд; на первой плавке после замены эркера или донных фурм; после горячего ремонта подины в течение первых одной - двух плавок подряд.

По второму варианту осмотр подины производится через 20 - 25 плавок.

Подготовка печи к плавке

После каждой плавки производится осмотр печи, состояние футеровки стен, шлакового пояса, центральной заменяемой части свода, подины, продувочных фурм (при ведении плавок по 1 варианту), сталевыпускного отверстия, состояния водоохлаждаемых элементов печи, электрододержателей, шлангов подачи воды на охлаждение, кабелей короткой сети.

Заправка и торкретирование печи производятся сразу после выпуска плавки, заправка может производится и после завалки и подвалки.

Подварку откосов в районе водоохлаждаемых панелей и холодильников рекомендуется проводить после подвалки.

При значительных повреждениях футеровки подины рекомендуется заправленные места покрывать слоем извести в количестве от 500 до 600 кг и выплавку одной - двух плавок осуществлять по облегченному тепловому (электрическому) режиму для обеспечения спекания заправленных участков (при отработке от 32000 до 37000 кВт ч при полной завалке технологическая пауза составляет от 25 до 50 мин.

Стравливание "заросшей" подины производится присадками песка, железной руды и окалины. Известь в этом случае присаживается в печь перед второй корзиной.

Также осуществляется ремонт и обслуживание фурм донной продувки и эркерного выпуска. Порог рабочего окна должен быть очищен от остатков металла и шлака. Порог заправляется (подваривается) сухим магнезитовым порошком или обожженным.

Доломитом, либо порошком из переработанных вторичных огнеупоров фракции не превышающей 20 мм в начале периода плавления.

Визуальным осмотром проверяется состояние огнеупорной футеровки малого свода и при необходимости производится его замена.

Замена и перепуск электродов производится после выпуска плавки, когда печь находится в положении «О» и после проплавления колодцев, после завалки или подвалки. Наращивание электродов производится только на специальном стенде. При перепуске электродов для предотвращения прожига подины электроды устанавливаются на расстоянии от 150 до 200 мм от "сухой" подины (по визуальной оценке) при нижнем положении электрододержателей.

Проверяется состояние шлангов гидросистем и водяного охлаждения, плотности их соединений и креплений, отсутствие мест прогара. Проверяется открытие вентилей подачи воды на охлаждаемые элементы и проток ее из сливных труб. Также проводится осмотр кабелей короткой сети.

Под рабочим окном на нулевой отметке устанавливается под слив шлака шлаковая чаша.

Шихтовка плавок

Загрузка металлошихты, состоящей из лома черных металлов и передельного чугуна, осуществляется с помощью специальных корзин (бадей) в два приема - завалка (основная) и подвалка.

Шихтовка плавок по массе и виду металлолома, должна соответствовать группам марок стали. При загрузке шихты в один прием (только завалка) загрузка чугуна осуществляется в последнюю очередь на металлолом.

При шихтовке низкоуглеродистых и легированных марок стали допускается частичная или полная замена лома категории Б на лом категории А. При шихтовке плавок легированным ломом категории Б массовая доля легирующих элементов должна быть не выше нижнего предела содержания этих элементов в заданной марке стали.

Порядок завалки металлошихты и шлакообразующих

При ведении процесса выплавки стали по 1 варианту (на "сухую" подину) через загрузочное отверстие свода загружаются кокс фракции от 25 до 40 мм в количестве от

400 до 700 кг и известь в количестве от 1 до 1,5 ~ соответственно.

При ведении процесса по 2 варианту (с "болотом") сразу после выпуска плавки рекомендуется присаживать известь от 1,0 до 2,0 т., а затем кокс фракции от 25 до 40 мм в количестве от 400 до 700 кг. Разрешается вместо извести использовать дробленный известняк в количестве от 0,5 до 1,5т. Завалка известняка на сухую подину не допускается во избежание зарастания подины.

Допускается производить присадку кокса (в начальный период расплавления завалки, подвалки при расходовании от 1000 до 1500 кВт ч электроэнергии) в количестве от 400 до 1000 кг.

Разрешается использовать в завалку твердые окислители (железная руда, окисленные окатыши, окалина) в количестве от 0,5 до 2,0 т. Порядок присадки материалов на "болото" следующий: от 1,5 до 2,0 т извести, от 0,5 до 2,0 т твердого окислителя.

Завалку металлошихты в печь разрешается производить только после закрытия шибера и засыпки канала эркера.

При наличии в загрузочной бадье мокрого или промасленной шихты (истекание воды или бурное выделение пара и дыма при наведении корзины над печью), для исключения выбросов из печи перед завалкой корзины вводится дополнительно на шлак известь в количестве до 1,5т.

После того, как просыпется первая порция металлошихты в количестве от 5 до 7 т, корзина медленно поднимается вверх до полного раскрытия челюстных затворов с одновременным освобождением ее от металлолома.

Данный прием загрузки металлошихты должен соблюдаться особо тщательно зимний период времени во избежание "взрыва", когда металлолом в корзине покрыт снегом или в ломе может находиться лед.

До включения печи порог рабочего окна должен быть очищен и заправлен магнезитовым или доломитовым порошками. Профиль порога должен иметь форму желоба и не препятствовать спокойному истеканию шлака из печи, а также не ограничивать рабочее пространство для манипулятора.

Расплавление металлошихты завалки.

Расплавление шихты производится в автоматическом режиме. В автоматическом режиме осуществляется энергетический режим (переключение ступеней напряжения), присадка шлакообразующих и металлизованных окатышей в соответствии с типовым профилем плавки.

Включение оборудования в автоматический режим осуществляется на пульту печи. Допускается расплавление металлошихты в ручном режиме в соответствии с рекомендуемым энерготехнологическим режимом. Запрещается полное проплавление шихты завалки для исключения выбросов металла и шлака из печи при подвалке.

После выхода на 22-25 ступень напряжения и расходования от 1000 до 1500 кВтч электроэнергии производится включение стеновых, дверной и эркерной газокислородных горелок. Суммарный расход природного газа на все горелки и кислорода поддерживается автоматически. Продолжительность работы горелок от 10 до 16 мин.

После проплавления колодцев и расхода 3500 кВтч электроэнергии в печь присаживают известь в количестве от 1,5 до 2,5 т со скоростью 150-200 кг/мин, после расхода 7000-10000 кВтч присаживают кокс фракции от 25 до 40 мм в количестве до 400 кг разовыми порциями до 30 кг. Допускается вместо извести присадка дробленого известняка от 2.5 до 4.0 т порциями от 100 до 150 кг (коэффициент замены 1:1,5).

В случае отсутствия кислорода разрешается использовать твердые окислители. Присадку их осуществляют после отработки 6000 кВтч порциями от 100 до 150 кг до 1.0 т. При использовании в завалку твердых окислителей порционная их присадка в период плавления первой корзины (завалки) не производится.

Подвалка металлошихты.

Масса подвалки не должна превышать 60 т.

В случае использования легковесной шихты допускается производить подвалку металлолома из двух корзин.

Расплавление подвалки.

Расплавление подвалки производится в автоматическом режиме

С выходом на максимальную активную мощность включаются газокислородные стеновые, дверная и эркерная горелки. При нагреве скрапа и образовании «красного пятна» в районе рабочего окна при работе дверной горелки для более раннего ввода в рабочее пространство печи манипулятора "МАРК-4" производится подрезка металлошихты с помощью кислородного копья.

Сразу после окончания работы дверной горелки и подрезки шихты в рабочее окно вводится манипулятор «MARK-4» и производится продувка жидкого расплава кислородом через манипулятор с расходом от 1800 до 2400 м3/ч и комбинированную эркерную фурму с расходом от 1200 до 1500 м3/ч.

При выплавке сталей с ограничением по содержанию азота до 0,010 %/ продувка жидкого расплава через манипулятор «MARK-4» производится с расходом 1800 м3/ч. Продувка кислородом через комбинированную эркерную фурму до отбора первой пробы осуществляется с минимальной интенсивностью не более 300 м3/ч. При содержании

Углерода менее 0,30 % продувку расплава осуществляют либо только через манипулятор "MARK-4", либо только через комбинированную фурму с интенсивностью от 1200 до 1500 м3/ч. При содержании углерода более 0,30 % продувка жидкого расплава через манипулятор «MARK-4» производится с расходом 1800 м3/ч и через комбинированную фурму с расходом от 1200 до 1500 м3/ч.

При выходе из строя манипулятора продувка металла осуществляется через расходуемое кислородное «копье» и через эркерную комбинированную фурму.

В случае отсутствия кислорода разрешается использовать твердые окислители. Присадку их осуществляют после отработки 6000 кВт ч порциями от 100 до 150 кг до суммарной массы от 1,0 до 1,8 т.

После проплавления колодцев и расхода 3500 кВтч электроэнергии в печь осуществляется присадка извести до 1,8 т. Если используется, известняк, то его расход должен составлять от 2,5 до 3,5 т. Добавляется плавиковый шпат массой не более 100 кг. Для экономии извести и повышения стойкости огнеупорной футеровки печей рекомендуется использовать обожженный доломит.

Для повышения устойчивости горения дуг, защиты футеровки и водоохлаждаемых элементов печи от прямого излучения при помощи манипулятора и комбинированной эркерной фурмы подается углеродсодержащий материал с расходом от 15 до 30 кг/мин в количестве от 300 до 600 кг на плавку. Углеродсодержащий материал подается с таким расчетом, чтобы поддерживать шлак во вспененном состоянии до конца плавки.

Для беспрепятственного выпуска из печи первичного шлака через порог рабочего окна производится наклон печи на выпуск шлака, при этом скачивается не менее 1/3 вместимости шлаковой чаши.

Перед взятием пробы металла и шлака из печи прекращается подача кислорода, углеродсодержащего материала и шлакообразующих материалов. Проба металла отбирается пробоотборником типа ПМР (с раскислителем) с помощью шомпольного приспособления. Охлаждение пробы производится на воздухе, допускается охлаждение пробы обдувом сжатым или вентиляторным воздухом. Проба сразу же отправляется в лабораторию по пневмопочте.

Доводка плавки.

Доводка плавки производится на 22-19 ступенях напряжения.

Продолжительность кислородного рафинирования зависит от массовой доли углерода в металле по расплавлению и его необходимого значения перед выпуском для заданной марки стали, при этом окисление углерода должно быть произведено не менее 0,1 %.

При отсутствии кислорода допускается использование твердых окислителей (железная руда, окисленные окатыши, окалина). Присадка твердых окислителей производится при температуре металла от 1580 до 1650 °С порциями массой от 100 до 150 кг с интервалом не менее 3 мин., не допуская бурного вскипания ванны.

Для поддержания шлака во вспененном состоянии в печь периодически присаживают кокс (размером фракции от 2 до 10 мм или от 25 до 40 мм) - 50 кг, плавиковый шпат - от 25 до 30 кг, известь до 1,0 т.

В процессе продувки кислородом вспененный шлак удаляется самотеком не допуская схода металла. Шлак в чаше осаживается сухим мусором, либо отходам, пиломатериалов. Осаживание шлака водой и заправочными материалами запрещается.

По окончании окислительного периода и нагрева металла перед выпуском измеряется температура и отбираются пробы металла и шлака.

При выплавке сталей с массовой долей углерода перед выпуском не более 0,20 % допускается выпускать плавку по результатам измерения его массовой доли прибором "Multi - Lab Celox".

Количество науглераживателя, присаживаемого в ковш, рассчитывается на нижний марочный предел для заданной марки стали.

Массовая доля серы и фосфора в металле перед выпуском не должна превышать требований НТД. Рекомендуемая массовая доля углерода, кремния и марганца после выпуска для последующей обработки на УВОС должна соответствовать нижнему пределу марочного состава стали.

Донное перемешивание ванны по методу "VRD" производится азотом или аргоном в автоматическом режиме. При выплавке марок стали содержанием азота не более 0,010% по НТД в готовом сорте донное перемешивание по методу "VRD" производится аргоном, а более 0,010% - азотом.

Выпуск металла из печи.

За 15-20 минут до выпуска плавки под печь устанавливается стальковш на сталевозе. Ковш должен быть прогрет до состояния красного каления (температура не менее 8000 С), не иметь остатков металла и шлака от предыдущей плавки.

На сталевозе ДСП №3 в обязательном порядке производится подключение аргона к продувочной пробке стальковша.

Шиберный затвор эркера открывается по команде мастера сталеваром с пульта управления выпуском. Выпуск плавки может начинаться при работающей печи. После наклона печи на + 40С производится автоматическое отключение ее, при этом электроды выводятся из пространства печи в положение выпуск автоматически, а процесс выпуска плавки продолжается.

На 10 т. металла в ковше производится раскисление металла алюминием по показаниям прибора "Multi - Lab Celox".

Ферросплавы присаживаются под струю на 40 т. металла в ковше. После предварительного раскисления присаживается алюминиевая катанка для доводки по химсоставу.

При ведении процесса с "болотом" в печи оставляется от 10 до 20 т металла и шлака. Выпуск плавки осуществляется начисто, если следующая плавка будет производиться с завалкой на "сухую" подину.

После выпуска металла из печи совмещается проведение инжекционной обработки с помощью установки «Velco» с донной продувкой аргоном для усреднения по химическому составу и температуре.

сталь выплавка дуговой печь

1. Характеристика стали 38Х2МЮА

Назначение -- штоки клапанов паровых турбин, работающие при температуре до 450 0С, гильзы цилиндров двигателей внутреннего сгорания, иглы форсунок, тарелки букс, распылители, пальцы, плунжеры, распределительные валики, шестерни, валы, втулки и другие детали.

Вид поставки -- сортовой прокат, в том числе фасонный: ГОСТ 4543--71, ГОСТ 2590--71, ГОСТ 2591--71, ГОСТ 2879--69. Калиброванный пруток ГОСТ 7417--75, ГОСТ 8559--75, ГОСТ 8560--78, ГОСТ 1051--73. Шлифованный пруток и серебрянка ГОСТ 14955--77. Полоса ГОСТ 103--76, Поковки и кованые заготовки ГОСТ 1133--71.

Химический состав, % (ГОСТ 4543-71)

Механические свойства (ГОСТ 4543-71).

Механические свойства в зависимости от температуры отпуска

Технологические свойства

Температура ковки, °С: начала 1240, конца 800. До 50 мм охлаждение в штабелях на воздухе, 51--100 мм в ящиках. Свариваемость -- не применяется для сварных конструкций. Обрабатываемость резанием -- в закаленном и отпущенном состоянии при НВ 240--277, ув = 780 МПа, Kv тв. cпл = 0.75, Kv6. cт = 0,55.

Флокеночувствительность -- чувствительна. Склонность к отпускной хрупкости -- не склонна.

2. Расчет материального баланса ДСП 160 т