Министерство образования Российской федерации

Тульский государственный университет

Кафедра СЛиТКМ

Литейные сплавы и плавка

Методические указания

по выполнению лабораторных работ

по курсу «Литейные сплавы и плавка»

Часть 2

Лабораторные работы №5,6,7,8

Тула 2011

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 5

ВЫПЛАВКА ВЫСОКОЛЕГИРОВАННЫХ СТАЛЕЙ В ЭЛЕКТРОДУГОВЫХ ПЕЧАХ

ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ РАБОТЫ

1. Изучить особенности выплавки высоколегированных сталей в электродуговых печах

2. Рассчитать на ЭВМ оптимальный состав шихты для выплавки сложнолегированных марок стали.

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ

Шихтовые материалы сталеплавильного производства.

В качестве металлошихты для плавки стали используют: чугун (жидкий или твердый), стальной лом (скрап), продукты прямого восстановления железа из руды, ферросплавы. В нашей стране на 1 т. стали расходуется около 1.1 т. металлошихты. В конвертерном процессе шихта состоит из 70…75% жидкого чугуна, остальное – лом.

В мартеновском производстве различают:

1. скрап-процесс, при котором основной частью шихты является стальной лом (55…75%), остальное – чушковый пeредельный чугун.

2. скрап-рудный процесс – основная част шихты (55…75%) жидкий чугун, остальное – скрап и железная руда.

В электросталеплавильных печах применяют два вида технологии плавки: на углеродистой шихте (с окислением примесей) и на шихте из легированных отходов (метод переплава). При проведении плавок на углеродистой шихте на долю стального лома приходиться до 95% завалки, остальное - передельный чушковый чугун.

При переплаве легированных отходов на их долю приходиться 90-100% металлозавалки, остальную часть составляют ферросплавы. В качестве ферросплавов используются:

FeMn, FeSi, FeCr, FeMo, FeW, FeV, Ni, Al и др.

В качестве окислителей применяют чистый кислород ( 99,5% О₂), железную руду, агломерат.

Расчет шихты для выплавки высоколегированных сталей.

В ближайшие годы металлурги страны обязаны обеспечить прирост металлопродукции без увеличения выпуска чугуна.

Для этого потребуется в сталеплавильном производстве увеличить использование лома и отходов черных металлов. Рациональное использование лома особенно эффективно при выплавке высоколегированных сталей, поскольку в их себестоимости на долю исходных материалов приходится 90...94%.

Задача определения состава шихты минимальной стоимости при максимальном использовании легированных отходов может быть математически сформулирована как задача линейного программирования:

Минимизировать стоимость шихты

, (1)

где Z — стоимость одной тонны шихты, руб/т;

С_j — цена j- ой группы материалов, руб/т;

Х_j — доля j- ой группы шихтовых материалов в шихте;

N — количество групп шихтовых материалов, при выполнении ограничений

, i=1,2,...n; (2)

, (3)

,j=1,2,...N, (4)

где a_ij — содержание i-го элемента в j- й группе отходов, %;

b_i — необходимое содержание i-го элемента в шихте, % (если содержание элемента задается верхним или нижним пределом или в виде некоторого интервала, то соответствующее равенство (2) в условии должно быть заменено одним или двумя неравенствами);

n — количество ограничений по химсоставу.