Разработка технологии производства высокопрочной низколегированной стали улучшенного качества по европейскому стандарту EN 10028-62003. Методические у

УДМ – длительность усреднительного перемешивания расплава на УДМ,

Ar

мин; δТнагрев – скорость нагрева стали на УПК, оС/мин;

τнагрев – время нагрева расплава на УПК, мин;

УПК – общее время перемешивания расплава на УПК после проведения

Ar

операции нагрева и корректировки химического состава стали,

мин;

Твак – изменение температуры стали при проведении вакуумной обработки,

оС;

ТперRH УНРС – температура перегрева металла относительно требуемой в промковше при отдаче ковша на УНРС для компенсации потерь температуры расплава в процессе его выдержки в стальковше после его постановки на стенд УНРС и до начала разливки, оС.

Снижение температуры стали при проведении операции раскисления и легирования рассчитывается по следующей формуле:

легирующих элементов ферросплава, оС.

Изменение температуры стали в результате нагрева и расплавления ферросплава описывается следующим уравнением:

21

Твып – температура стали на выпуске из конвертера, оС;

Сстжид – удельная теплоемкость жидкой стали, МДж/(кг·оС).

Для упрощения расчета запишем уравнение (20) в следующем виде:

раскислителей и легирующих материалов описывается уравнением

22

где qок – количество тепла, выделяющееся при окислении элементов раскислителей, МДж/кг.

Таблица 10

Количество тепла (qок), выделяющееся в результате окисления элементов раскислителей и легирующих материалов

Для упрощения расчетов принимаем, что нагрев стали происходит только в результате окисления углерода из науглероживателя, алюминия и кремния.

Количество тепла, выделяющегося при окислении элементов, представлено в таблице 10.

Изменение температуры расплава в результате теплообменных процессов с футеровкой сталеразливочного ковша упрощенное описывается следующим уравнением:

где Мфутр.с. – масса огнеупоров рабочего слоя футеровки стальковша, т; Сфут – удельная теплоемкость огнеупора, МДж/(кг·оС);

Т*ст – температура стали в ковше после выпуска из конвертера, оС;

Тфут – температура огнеупоров футеровки рабочего слоя сталеразливочного ковша (в расчетах принимаем равной 900оС);

ξ– коэффициент, учитывающий степень прогрева футеровки по толщине рабочего слоя (в расчетах принимаем равным 0,2).

23

где ρфут – плотность материала огнеупорной футеровки рабочего слоя сталеразливочного ковша, т/м3.

Время транспортировки сталеразливочного ковша между агрегатами

принимаем равным 10 минутам.

Максимально возможное время нагрева расплава на УПК определяется условием получения требуемой концентрации растворенного азота на уровне на

0,001% меньше верхнего марочного предела:

где [%N]мар – верхний марочный предел содержания азота в стали, %;

[%N]вып – концентрация азота в расплаве на повалке конвертера, %;, %;

[%N]вып – прирост концентрации азота в процессе выпуска расплава из конвертера, %;

[%N]нагревУПК – прирост концентрации азота при проведении нагрева на УПК,

%/мин.,

а также должно обеспечивать перегрев температуры расплава перед УПК на

30оС выше температуры стали в промковше. После проведения нагрева выполняется операция усреднительного перемешивания расплава аргоном в течение 3-х минут и далее корректировка химического состава стали (по алюминию и титану) с последующим 3-минутным усреднительным перемешиванием.

Потери температуры расплава при обработке на вакууматоре (в расчетах принимаем, что дегазация выполняется на циркуляционном вакууматоре)

рассчитываются по следующему уравнению:

где Тконвак – температура стали после вакуумирования, оС; τвак – время вакуумной обработки стали, мин.

25

Для обеспечения требуемой концентрации растворенного водорода в готовой стали вакуумная обработка стали должна обеспечивать кратность циркуляции стали через вакуум-камеру не менее 15. Кратность циркуляции (n)

с учетом скорости циркуляции (ωцирк) определяется следующим соотношением:

цирк

где ωцирк – скорость циркуляции стали через вакуум-камеру, т/мин.

Скорость циркуляции стали через вакуум-камеру рассчитывается по уравнению Кувабары [5]

где QAr – расход транспортирующего газа (аргона) в подъемный патрубок, м3/ч;

Ратм и Рост – атмосферное и остаточное давление в вакуум-камере, Па; dпат – внутренний диаметр патрубков, м;

ρст – плотность жидкой стали, 7,0 т/м3.

Расход транспортирующего газа в подъемный патрубок для условий двухуровневого подвода определяется из следующего соотношения:

где l1 – зазор между футеровкой стальковша и погружным патрубком, м; l2 – суммарная толщина внешней бетонной и внутренней кирпичной

футеровки патрубков и металлического корпуса патрубка, м;

l3 – расстояние от оси вакуум-камеры до погружного патрубка, м; hпогр – глубина погружения патрубков в сталеразливочный ковш, м.

26

Рис. 4. Принципиальная схема погружения патрубков RH-вакууматора в расплав при выполнении внепечной обработки стали

С учетом уравнений (23)–(26) длительность вакуумной обработки

составит:

0,33 м и 0,03 м соответственно; глубину погружения патрубков (hпогр)

принимаем равной 1 м .

Температуру перегрева металла при отдаче ковша на УНРС ( ТперRH УНРС )

принимаем равной 30оС.

По результатам расчетов изменения температуры на разных этапах внепечной обработки стали строится график изменения данного показателя от времени аналогично рис. 2.

27

5.Контрольные вопросы

1.Десульфурация чугуна: оборудование, технология внедоменной обработки чугуна.

2.Особенности внедоменной десульфурации чугуна.

3.Возможности проведения внедоменной десульфурации,

десиликонизации и дефосфорации чугуна совместно.

4.Технология десиликанизации и дефосфорации чугуна.

5.Обработка расплава шлаковыми смесями.

6.Схемы раскисления расплава на выпуске из конвертера. Технология экономного раскисления и легирования расплава.

7.Методы отсечки конвертерного шлака.

8.Усреднительное перемешивание расплава: оборудование,

технология внепечной обработки стали.

9.Корректировка температуры и химического состава стали:

технология внепечной обработки стали.

10.Установка доводки металла: конструктивные особенности,

технология внепечной обработки стали.

11.Установка «печь-ковш»: конструктивные особенности, технология внепечной обработки стали.

12.Основы вакуумной обработки стали.

13.Ковшовое вакуумирование стали: конструктивные особенности,

технология вакуумирования.

14.Порционное вакуумирование стали: конструктивные особенности,

технология вакуумирования.

15.Циркуляционное вакуумирование стали: конструктивные особенности, технология вакуумирования.

16.Преимущества и недостатки циркуляционного вакуумирования по сравнению с другими способами вакуумирования.

28

17.Вакуумирование струи стали (при разливке стали в изложницу, при переливе из ковша в ковш): конструктивные особенности, технология вакуумирования.

18.Поточное вакуумирование стали: конструктивные особенности,

технология вакуумирования.

19. Рафинирование расплава в промежуточном ковше: способы

оптимизации протоков расплава.

29

6. Пример оформления и расчета курсовой работы

Титульный лист курсовой работы оформляется в соответствии с требованиями Приложения 1 данных методических указаний. После титульного листа приводится оглавление с указанием названия разделов (начиная с введения) и количества страниц. Во введении указываются основные параметры расчета в соответствии с требованиями Приложения 2. Далее в соответствующих главах приводятся результаты материального и теплового расчетов производства стали указанного химического состава.

Пример выполнения курсовой работы (вариант №20)

1. Расчет параметров внедоменной обработки чугуна

Для определения необходимости проведения внедоменной обработки чугуна предварительно определим требуемую концентрацию серы в жидком передельном чугуне, заливаемом в конвертер, с учетом массы плавки по жидкому и требуемой концентрации серы в стали на повалке конвертера:

– для смеси сортов металлолома в соотношении 50×50:

0,005%;

30