3.2 Описание технологии выплавки стали в основной печи с окислением.

Традиционно технология выплавки стали с основной футеровкой состоит из двух периодов: окислительного и восстановительного.

В задачу окислительного периода входят:

А) Уменьшение содержания в металле фосфора до 0,01-0,015%;

Б) Уменьшение содержания в металле водорода и азота;

В) Нагрев металла до температуры близкой к температуре выпуска (на 120-130⁰С выше температуры ликвидуса ;

Г) Окисление углерода до нижнего предела его требуемого содержания в выплавке стали.

В задачу восстановительного периода входят:

А) Раскисление металла;

Б) удаление серы;

В) Доведение химического состава стали до заданного;

Г) Корректировка температуры.

Все эти задачи решаются параллельно в течение всего востановительного периода; раскисление металла производят одновременно осаждающим и диффузионным методами.

Окислительный период заканчивается сливом окислительного шлака, так как полное удаление шлака необходимо для исключения перехода фосфора из шлака в металл.

После удаления окислительного шлака в печь добавляют ферромарганец в таком количестве, чтобы выйти на нижнее предельно – допустимое его содержания для данной марки стали и одновременно добавляют ферросилиций из расчёта 0,2-0,52% кремния и аллюминия в колличестве 0,03-0,1%.Такая обработка необходима для проведения глубинного или осаждающего раскисления.

После расплавления новых шлакообразующих, приступают к диффузионному раскислению стали, сначала молотым коксом, потом дроблёным феросилицием, который вводят вводят в составе раскислительной смеси, содержащей CaO, CaF₂, кокс и ферросилиций в соотношении 4:1:1:1.

Иногда допускают обработку чистым ферросилицием. Расход кокса для раскисления под белым шлаком составляет 1- 2кг на тонну стали

Удаление серы протекает по следующей химической реакции:

[FeS]+(Cao)͢ (CaS)+(FeO)

Поскольку раскислительные вещества вводяться в порошкообразном виде, плотность не велика, и они медленно опукаются через слой шлака. В результате происходит взаимодействие кокса и кремния с оксидами железа с оброзованием SiO₂ и CO. Поэтому содержание FeO в шлаке уменьшается, и кислород начинает переходить из металла в шлак (диффузионное раскисление).Белый цвет шлака харрактеризует низкое содержание в нём FeO.Таким образом, создаётся благоприятное условие для дефульфурации стали, что объясняется высокой основностью шлака и низким содержанием FeO в шлаке. Поэтому в электропечах с основной футеровкой можно удалить серу до тысячных долей процента.

Длительность восстановительного периода состовляет 40-120 минут.

2.Разработка технологии плавки стали в кислой печи с окислением

2.1.Расчёт шихты для выплавки стали 35Л в электродуговой печи с кислой футеровкой.

В качестве компонентов шихты используем возврат собственного производства 35% , пакеты стали 5% , стружка стальная 12% , передельный чугун , лом стальной , ферросплавы , стружку чугунную исключаем так как она содержит много серы и фосфора.

1)

Сталь 40Л Ёмкость печи 10т = 100000кг

C 0,37-0,45%

Mn 0.45-0.9%

Si 0.2-0.52%

S ≤0.045%

P ≤0.04%

Для расчётов принимаем:

C 0.4%

Mn 0.7%

Si 0.35%

S 0.045%

P 0.04%

2)Анализ технологии плавки.

Во время окислительного процесса должно выгореть 0,25% углерода, кремний в кислой печи не угорает , угар магния 20% из шихты , а из ферросплавов 10%. Восстановительный период при плавке в кислой печи отсутствует.

3)Определяем количество возврата в шихте и количества углерода вносимого возвратом.

Х_возвр= = =3500кг

Z – масса металозавалки

С_возвр.= = =14кг

4)Определяем количество стружки стальной в шихте и количества углерода вносимого стальной стружкой.

Хс.с.= 1200кг

Считаем, что стружка стальная принадлежит стали 40Л:

C 0,37-0,45%

Mn 0.45-0.9%

Si 0.2-0.52%

S ≤0.045%

P ≤0.04%

Для расчётов принимаем, что стружка стальная содержит:

C 0.4%

Mn 0.7%

Si 0.35%

S 0.045%

P 0.04%

Сс.с.= 4,8кг

5) Определяем количество пакетов стали в шихте и количества углерода вносимого пакетами стали.

Хп.с.= = 500кг

Считаем, что стружка стальная принадлежит стали Ст3кп:

C 0,14-0,22%

Mn 0,3-0,6%

Si ≤0,03%

S ≤0.04%

P ≤0.04%

Для расчётов принимаем, что стружка стальная содержит:

C 0.18%

Mn 0.45%

Si 0.05%

S 0.04%

P 0.04%

Сп.с.= 0,9кг

6)Определяем количество передельного чугуна и стального лома в шихте.

Хч+л=Z – (Хвозвр.+Хс.с+Хп.с.) = 10000 – (3500+1200+500)=4800кг

7)Определяем суммарное количества углерода вносимого передельным чугуном и стальным ломом.

Сс+ч=Сзав.-(Свозвр.+Сс.с.+Сп.с.)= - (Свозвр.+Сс.с.+Сп.с)= - (14+4,8+0,9)=45,3кг

8) Определяем количество передельного чугуна в шихте и количества углерода вносимого передельным чугуном.

В качестве передельного чугуна выбираем чугун ПВК3-3-Б-3, который содержит:

C 4-4,5%

Mn 1-1,5%

Si ≤0,5%

S ≤0.025%

P ≤0.03%

Для расчётов принимаем, что чугун передельный содержит:

C 4,25%

Mn 1,25%

Si 0,45%

S 0,025%

P 0.03%

Сч+л=

45,3=

Принимаем, что лом стальной соответствует стали 40Л:

C 0,37-0,45%

Mn 0.45-0.9%

Si 0.2-0.52%

S ≤0.045%

P ≤0.04%

Для расчётов принимаем:

C 0.4%

Mn 0.7%

Si 0.35%

S 0.045%

P 0.04%

45,3=

4530=4,25Хч+1920-0,4Хч

Хч= 677,9кг

Сч= 28,8кг

9)Определяем количество стального лома в шихте и количество углерода вносимого стальным ломом:

Хл=Хч+л-Хч=4800-677,9=4122,1кг

Сл=Сч+л-Сч=45,3-28,8=16,5кг

10)Определяем количество элементов вносимых возвратом , пакетами стали , стружкой стальной , передельным чугуном и стальным ломом:

Возвратом вноситься:

Свозвр. = 14кг

Mn_возвр. = =24,5кг

Si_возвр. = 12,25кг

Рвозвр = =2,1кг

Sвозвр.= 2,1кг

Стружкой стальной вноситься:

Сс.с. = =4,8кг

Mn_с.с.= =8,4кг

Si_с.с.= =4,2кг

Рс.с.= =0,48кг

Sс.с.= 0,48кг

Пакетами стали вноситься:

Сп.с. = =0,9кг

Mn_п.с.= =2,25кг

Si_п.с.= =0,25кг

Рп.с.= =0,20кг

Sп.с.= 0,20кг

Передельным чугуном вноситься:

Сч.п.= =28,8кг

Mn_{ч.п .}= =8,47кг

Si_ч.п. = =3,05кг

Рч.п. = =0,20кг

Sч.п. = =0,16кг

Стальным ломом вноситься:

Сс.л. = =16,5кг

Mn_с.л.= =28,8кг

Si_с.л.= =14,4кг

Рс.л.= 1,64кг

Sс.л.= 1,64кг

Всего шихтой вноситься:

С=14+4,8+0,9+28,8+16,5=65кг

Si=12,25+4,2+0,25+3,05+14,4=34,15кг

Mn=24,5+8,4+2,25+8,47+28,8=72,42кг

Р=2,1+0,48+0,2+0,2+1,64=4,62кг

S=2,1+0,48+0,2+0,16+1,64=4,58кг

11)Определяем угар элементов из шихты:

С угорает на 0,25%

Угар С= 25кг

Перешло в сталь 65-25=40кг

Кремний не выгорает и в сталь переходит 34,15кг Si

Магний угорает на 20%

Угар Mn= 14,48кг

Перешло в сталь 72,42-14,48=57,94кг

Фосфора перешло в сталь 4,62кг

Серы перешло в сталь 4,58кг

12)Доводка стали по химическому составу, сводиться к определению количества легирующих элементов, которые должны находиться в стали.

Кремния требуется:

Si= 35кг у нас есть 34,15 добавлять ферросплавами ненужно.

Магния требуется:

Mn= 70кгс учётом остатка 57,94кг необходимо ввести в виде ферросплавов 70-57,94=12,06кг магния, используем для этого ФМн90

С 0,5%

Si 1.8%

P 0.3%

S 0.02%

Mn 90%

X_FeMn= =14,1кг

13)Находим массу основных элементов и примисей которые вносяться в сталь с ферросплавами с учётом угара:

ФМн90

Мс= 0,07кг

М_Si= 0.25кг

Мр= =0,04кг

М_Мn= 11,4кг

М_S= 0,002кг

14)Определяем угар легирующих элементов из ферросплавов:

Угар Mn= 1,14кг

Перешло легирующих элементов в сталь из ферросплавов:

С=0,07кг

Si=0.25кг

Mn=11,4-1,14=10,26кг

Р=0,04кг

S=0,002кг

Всего в стали:

С=40+0,07=40,07кг

Si=34,15+0,25=34,4кг

Mn=57,94+10,26=68,2кг

Р=4,62+0,04=4,66кг

S=4,58+0,002=4,582кг

15)Проверяем расчётное содержания основных компонентов в стали 40Л:

С= 0,401%

Mn= 0,68%

Si= =0,34%

Р= 0,046%

S= 0,0459%

2.2Футеровка кислых ДСП аналогична футеровке кислых мартеновских печей и состоит из почти чистого кремнезема; соответственно шлаки кислых печей насыщены .Ни серу, ни фосфор удалить из металла под кислым шлаком нельзя, и это должно учитываться при шихтовке плавки. В кислых печах сталь обычно выплавляют методом переплава с проведением короткого периода кипения для дегазации расплава. Кислые шлаки менее проницаемы для газов, чем основные; растворимость газов в кислых шлаках низка активность (основного оксида). При повышении температуры восстанавливается кремний, например, по реакциям

;

,

откуда .

В кислых шлаках, насыщенных , приближается к единице, поэтому скорость восстановления кремния может быть весьма заметна (до 0,01%/мин), особенно при высоком содержании углерода.

В связи с отсутствием условий для десульфурации и дефосфорации удельная (на 1 т стали) поверхность контакта металл – шлак для кислых печей не имеет такого значения, как для основных, поэтому для уменьшения тепловых потерь можно иметь более глубокую ванную. Меньшая теплопроводность кислых огнеупоров также способствует снижению тепловых потерь и более быстрому нагреву металла. Из-за отсутствия длительных периодов рафинирования металла от фосфора и серы все это приводит к получению более высокого теплового КПД, сокращению длительности плавки, уменьшению расходов электроэнергии и электродов. Кислая футеровка и кислые шлаки, большая глубина ванны кислых печей, невысокая стоимость материалов, из которых формируется футеровка (песок, динасовый кирпич), – вот неполный перечень достоинств кислых печей. К недостаткам относится невозможность проводить в печи операции десульфурации и дефосфорации.

В настоящее время емкость кислых печей не превышает 10 т. Число кислых печей достаточно велико; их устанавливают в литейных цехах и используют в основном для производства фасонного литья.