Разработка технологии производства высокопрочной низколегированной стали улучшенного качества по европейскому стандарту EN 10028-62003. Методические у
.pdf
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
r |
0,2682 3 344,5 1,88 м; |
|||||||||||
|
|
|
|
R |
1,88 1,083 |
2,04 м; |
||||||||||
|
|
|
|
h |
1,88 2,388 |
4,49 м. |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
2,04 м |
|
|
|
|
|
lфут |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рабочий слой футе- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
ровки |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
Арматурный слой |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
футеровки |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
Теплоизоляционный |
|
|
|
|
|
|
|
|
м |
|||||||
|
|
|
4,49 |
|
||||||||||||
слой |
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
м |
|
1,88 м |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
0,3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис. 6. Принципиальная схема футеровки сталеразливочного ковша
С учетом полученных геометрических размеров ковша масса футеровки рабочего слоя сталеразливочного ковша составит:
М |
р.с. |
1 |
|
|
[ (h |
0,3) |
((R |
0,2) |
2 |
(R |
0,2) |
(r |
0,2) ) |
(r |
0,2) |
2 |
) - h (R |
2 |
R r r |
2 |
)] , |
||
фут |
3 |
фут |
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(16) |
||
Мр.с. |
1 |
2,8 |
(4,49 |
0,3) |
{(2,04 0,2) |
2 |
(2,04 |
0,2) |
(1,88 |
0,2) |
(1,88 |
0,2) 2}- |
40,1 т . |
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
фут |
3 |
|
- 4,49 |
(2,04 |
2 |
2,04 1,88 |
1,882 ) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
Для расчета температуры стали в ковше после выпуска из конвертера определим общее изменение данного параметра от выпуска до промежуточного ковша:
* |
Тп.к. |
Ттрансп |
|
|
ТAr |
УДМ |
|
Тст |
трансп |
|
Ar |
|
|||
T |
|
T |
УПК |
Т |
|
ТУПК УНРС . |
(17) |
нагрев |
нагрев |
Ar |
Ar |
|
вак |
пер |
|
Общее время транспортировки складывается из следующих операций:
– перемещение ковша от конвертера до УДМ;
41
–перемещение ковша от УДМ до УПК;
–перемещение ковша от вакууматора до вакууматора.
Таким образом, общее время перемещения сталеразливочного ковша (без учета времени транспортировки ковша от УПК до УНРС) составит:
Στтрансп = 3 · 10 = 30 мин.,
а потери температуры стали составят:
Ттрансп 
трансп 0,5 30 15о С.
Для сокращения времени обработки плавки на УПК за счет исключения необходимости ожидания химического анализа перед отдачей плавки на УПК выполняется 3-минутное усреднительное перемешивание расплава аргоном на
УДМ. Потери температуры стали в процессе продувки составят:
УДМ |
о |
ТAr Ar |
1,5 3 4,5 С . |
Исходя из условия перегрева стали над температурой в промковше на
30оС перед постановкой ковша на УПК температура расплава в ковше после выпуска из конвертера составит:
Тст* 1523 30 15 4,5 1572,5о С ,
а изменение температуры стали в результате теплообменных процессов с футеровкой рабочего слоя стальковша составит:
|
Тфут |
Мфутр.с. Сфут (Т*ст |
Тфут ) |
|
, |
(18) |
||||
|
|
Мплжид |
Сстж |
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Т |
|
40,1 1,43 10 3 |
(1572,5 |
|
900) |
0,2 |
26,7о С . |
|
||
фут |
344,5 838 10 |
6 |
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
||||
Необходимость выполнения операции нагрева стали на УПК определим после расчета потерь температуры стали при выполнении вакуумной обработки и осуществления усреднительного перемешивания аргоном на УПК с учетом обеспечения требования перегрева стали над температурой в промежуточном ковше на 70оС перед постановкой ковша на УПК.
Потери температуры в процессе перемешивания составят:
T |
УПК |
1,5 3 4,5о С . |
Ar |
Ar |
|
|
42 |
|
Для определения длительности вакуумной обработки стали рассчитаем геометрические размеры вакууматора (внутренний диаметр погружных патрубков – рис. 7):
dпат |
R |
hпогр |
R |
r |
l1 |
2 l2 |
l3 , |
(19) |
|
|
|
|
|||||||
|
h |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||
dпат 2,04 |
1,0 |
2,04 1,88 |
0,2 |
|
2 0,33 |
0,03 |
1,11 м. |
||
4,49 |
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,2 |
1,11 |
0,33 |
|
|
0,03 |
Rпогр |
|
Рис. 7. Принципиальная схема погружения патрубков RH-вакууматора в расплав при выполнении внепечной обработки стали
Длительность вакуумной обработки для заданной кратности циркуляции расплава через вакуум-камеру составит:
|
|
|
|
|
|
|
Мплжид |
n |
|
|
|
, (20) |
вак |
|
Мжид |
1/ 3 |
|
1/ 3 |
|
|
|
4 / 3 |
|||
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
0,75 |
|
|
P |
|
R - r |
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
1,06 |
|
пл |
|
ln |
атм |
|
R - hпогр |
|
- l1 - 2 l2 - l3 |
ст 60 |
||
3600 |
|
Рост |
h |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
43 |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
344,5 15 |
|
|
|
|
12,6 мин |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
вак |
0,75 344,5 1/ 3 |
|
|
|
1/ 3 |
|
|
4 / 3 |
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
101325 |
2,04 -1,88 |
|
|
|
||||||
1,06 |
ln |
2,04 -1 |
- 0,2 - 2 0,33 - 0,03 |
7 60 |
|
||||||||
3600 |
|
|
100 |
4,49 |
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
С учетом рассчитанного времени вакуумной обработки стали и требуемой температуры перед отдачей на УНРС потери температуры расплава составят:
|
|
|
|
( 0,0159 |
Т кон |
20,477 ) |
ln( 60 |
вак |
) |
|
|
|
|
|
Т |
|
|
вак |
|
|
|
, |
(21) |
||
|
вак |
1 |
0,0159 ln(60 |
вак ) |
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Т |
( 0,0159 (1523 |
30) |
20,477 ) ln(60 12,6) |
|
31,2 o C . |
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
вак |
|
1 0,0159 ln(60 12,6) |
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Тогда требуемая температура выпуска расплава из конвертера составит без учета нагрева на УПК:
Твып = 1523 + 89,7 + 26,9 + 15 + 4,5 + 31,2 + 30 = 1720,3 оС.
С целью снижения температуры расплава на выпуске из конвертера расплав должен обрабатываться на установке «печь-ковш». Необходимую температуру нагрева определим из условия перегрева расплава над температурой стали в промежуточном ковше на 30 оС перед УПК:
Т(нагрев1) =( 1523 + 89,7 + 26,9 + 15 + 4,5 ) – ( 1523 + 30 + 31,2 + 4,5 + 30) =40,4oC
иусловия допустимого времени нагрева с учетом прироста концентрации растворенного азота при проведении нагрева:
нагрев |
[%N]мар |
0,001% [%N]вып |
[%N]вып |
, |
(22) |
|||||
|
|
|
[%N]УПК |
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
нагрев |
|
|
|
|
0,007% |
0,001% |
|
0,0025% |
0,002% |
15 мин, |
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
нагрев |
|
|
0,0001 |
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
или |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
T |
нагрев |
4 15 60о |
С . |
|
|
|
|
|
|
|
нагрев |
|
|
|
|
|
||
Допустимую температуру нагрева расплава на УПК определяем по минимальной температуре нагрева: 49,9оС, при этом необходимое время нахождения установки под током составит:
44
|
40,4 |
10,1 |
мин, |
|
нагрев |
|
|||
4 |
||||
|
|
|||
|
|
|
а температура стали на выпуске из конвертера составит:
Твып = 1523 + 89,7 + 26,9 + 15 + 4,5 – 40,4 + 4,5 + 31,2 + 30 = 1685оС.
Общее время выдержки расплава в сталеразливочном ковше от выпуска из конвертера до постановки на стенд УНРС с учетом общего времени обработки на УПК 30 мин. составит:
τвыдержки = 10 + 3 + 10 + (10,1 + 17,5) + 10 + 12,6 + 10 = 83,2 мин.
|
1700 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1680 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
С |
1660 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
о |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1640 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
стали |
1620 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Температура |
1600 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1580 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1560 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1540 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1520 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
10 |
20 |
30 |
40 |
50 |
60 |
70 |
80 |
90 |
|
|
|
|
Выдержка расплава в сталеразливочном ковше, мин |
|
|
|
|||
|
I |
II |
III |
IV |
V |
VI |
|
VII |
VIII |
IX |
|
|
|
||||||||
Рис. 8. Изменение температуры стали от выпуска из конвертера до передачи на УНРС:
I – раскисление и легирование на выпуске из конвертера; II – транспортировка сталеразливочного ковша от конвертера до установки продувки стали инертным газом; III – усреднительная продувка стали инертным газом, отбор проб металла; IV – транспортировка сталеразливочного ковша на установку
«печь-ковш» (УПК); V – нагрев стали на УПК; VI – корректировка состава стали на УПК; VII – транспортировка сталеразливочного ковша на установку вакуумной обработки стали; VIII – дегазация стали; IX – транспортировка сталеразливочного ковша в позицию разливки
На рис. 8 представлено изменение температуры стали в сталеразливочном ковше от выпуска расплава из конвертера (длительность выпуска 7 мин.) до отдачи плавки на УНРС.
45
Библиографический список
1. Европейский Стандарт EN 10028-6:2003. Пригодные для сварки
мелкозернистые конструкционные стали, улучшенного качества. – Введение.
Европейский Стандарт EN 10028-6:2003. – 13 с.
2. Колпаков, С.В. Технология производства стали в современных
конвертерных цехах / С.В. Колпаков, Р.В. Старов, В.В. Смоктий [и др.]. – М.:
Машиностроение, 1991. – 464 с. |
|
|
|
3. |
Кривандин, В.А. Металлургические |
печи / В.А. |
Кривандин, |
Б.Л.Марков. – М.: Металлургия, 1977. – 464 с. |
|
|
|
4. |
Явойский, В.И. Теория продувки |
сталеплавильной |
ванны / |
В.И. Явойский, Г.А. Дорофеев, И.Л. Повх. – М.: Металлургия, 1974. – 496 с. |
|||
5. |
Kuwabara, T. Investigation of decarburization behavior in RH-reactor and |
||
its operation improvement / T. Kuwabara, K. Umezawa, K. Mori, H. Watanabe [и др.]. – ISIJ, 1988. – 305 р.
46
Приложение 1 Требования к оформлению титульного листа
(обязательное)
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования
«ЛИПЕЦКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Кафедра металлургии
Курсовая работа по дисциплине «Внепечная обработка стали»
Тема: «Разработка технологии производства высокопрочной низколегированной стали улучшенного качества по европейскому стандарту
EN 10028-6:2003»
Вариант №___
Группа:
Выполнил:
Оценка:
Руководитель:
Липецк 20__
47
Приложение 2
Требования к оформлению введения
(обязательное)
Введение.
Основные параметры расчета.
Вариант №20
1. Основные параметры расчета.
|
|
|
|
Параметры жидкого передельного чугуна |
|
Выход жид- |
|
Выход |
|||||
|
Масса |
|
|
|
|
|
|
|
|
годного |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
кого от мета- |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
от жидко- |
||||
Марка |
плавки |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
лошихты |
||
Т ж.ч. , |
о |
|
|
|
|
|
|
|
|
го |
|||
стали |
по год- |
С |
[%Si]ч |
[%Mn]ч |
[%S]ч |
|
[%P]ч |
|
|
|
|||
|
|
( |
г / м.ш. ), |
|
|
||||||||
|
ному, т |
|
|
|
|
|
|
|
|
( |
г / ж ), |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
% |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
% |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
P690QL |
340 |
1340 оС |
0,35% |
0,10% |
0,040% |
|
0,068% |
|
93,1% |
|
98,7% |
||
2. Химический состав готовой стали согласно EN 10028-6:2003.
Предел |
|
|
|
|
|
|
Массовая доля элементов, % |
|
|
|
|
|
|
||||
С |
Mn |
Si |
S |
P |
Al |
Cr |
Ni |
Cu |
Ti |
|
Mo |
Nb |
V |
H |
N |
Ceq |
|
|
|
||||||||||||||||
min |
0,12 |
1,40 |
0,60 |
|
|
0,020 |
1,20 |
2,05 |
|
0,010 |
|
0,05 |
0,040 |
0,09 |
|
|
0,92 |
max |
0,20 |
1,70 |
0,80 |
0,005 |
0,020 |
0,050 |
1,50 |
2,50 |
0,04 |
0,030 |
|
0,07 |
0,060 |
0,12 |
0,0002 |
0.007 |
|
3. Химический состав расплава на выпуске из конвертера.
Массовая доля элементов, %
[%С]вып |
[%Si]вып |
[%Mn]вып |
[%P]вып |
[%O]вып |
[%N]вып |
Вид лома |
[%Cr]вып |
[%Ni]вып |
[%Cu]вып |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Собст. |
0,01 |
0,03 |
0,03 |
0,025 |
– |
0,04 |
0,005 |
0,08 |
0,0025 |
Собст.+покуп. |
0,03 |
0,04 |
0,05 |
|
|
|
|
|
|
Покуп. |
0,03 |
0,06 |
0,06 |
Прирост массовой доли фосфора из ковшового шлака 0,005%.
4. Химический состав металлолома.
Вид лома |
|
|
Массовая доля элементов, % |
|
|
Засоренность |
|||
С |
Si |
Mn |
S |
Cr |
|
Ni |
Cu |
||
|
|
|
|||||||
Собственный |
0,1 |
0,35 |
0,50 |
0,025 |
0,03 |
|
0,04 |
0,05 |
0,5% |
Покупной |
0,1 |
0,35 |
0,50 |
0,080 |
0,06 |
|
0,08 |
0,10 |
3,0% |
48
Разработка технологии производства высокопрочной низколегированной
стали улучшенного качества по европейскому
стандарту EN 10028-6:2003
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
к курсовой работе
по дисциплине: «Внепечная обработка стали»
Составители: Себякин Сергей Владимирович
Роготовский Александр Николаевич
Редактор О.И. Попова
Подписано в печать 10.12.2013г. Формат 60х84 1/16. Бумага офсетная. Ризография. Печ. л. 3,0. Тираж 150 экз. Заказ № .
Издательство Липецкого государственного технического университета. Полиграфическое подразделение Издательства ЛГТУ.
398600 Липецк, ул. Московская, 30.
49