- •Технико-экономическое обоснование работы
- •Общая часть
- •Характеристика стали шх-15
- •Состав электросталеплавильного цеха ЧерМк
- •3 Влияние вредных примесей на свойства стали шх-15
- •3.1 Влияние кислорода
- •3.2 Влияние водорода
- •3.3 Влияние азота
- •3.4 Влияние фосфора
- •3.5 Влияние серы
- •Технологическая часть
- •Технология производства стали шx-15 в условиях электросталеплавильного цеха ЧерМк оао «Северсталь»
- •4.1.1 Операционная карта на выплавку полупродукта в шахтной печи (ок 105-7-01.00.5)
- •Описание процесса выплавки стали шх-15 на шахтной печи
- •Операционная карта на внепечную обработку
- •4.1.4 Внепечная обработка на упк
- •4.1.5 Внепечная обработка на увс
- •4.2 Расчет материального баланса выплавки стали шх-15
- •5 Специальная часть
- •5.1 Методы внепечной обработки на снижение вредных примесей в стали
- •5.1.1 Продувка металла аргоном
- •5.1.2 Обработка стали шлаком
- •5.1.3 Вакуумирование стали
- •6 Расчетная часть
- •6.1 Расчет растворимости водорода в железе и стали шх15
- •6.2 Расчет растворимости азота в железе и стали шх-15
- •6.3 Расчет количества и состава неметаллических включений
- •6.4 Расчет скорости всплывания неметаллических включений
- •6.5 Расчет процесса десульфурации стали
- •6.6 Расчет десульфурации стали при использовании карбида кальция
- •6.7 Расчет сульфидной емкости шлака и коэффициента распределения серы
- •7 Автоматизация производства
- •7.1 Автоматизация процесса доводки стали в ковше
- •8 Экономика
- •9 Безопасность жизнедеятельности
- •9.1 Общая характеристика безопасности процесса производства стали
- •9.2 Анализ опасных производственных факторов
- •9.3 Анализ вредных производственных факторов
- •9.4 Пожарная безопасность
- •9.5 Электробезопасность
- •9.6 Анализ и оценка возможных чрезвычайных ситуаций
- •Охрана окружающей среды
- •Охрана атмосферы воздуха
- •Охрана водного бассейна
- •Литература
4.1.5 Внепечная обработка на увс
Сталеразливочный ковш с жидким металлом устанавливают в вакуумную камеру. Камеру закрывают и откачивают воздух. Ковшевое вакуумирование приведено на рисунке 7.
а – без перемешивания; б – с перемешиванием, продувкой; 1 – бункер для ферросплавов; 2 – смотровой люк; 3 – пористая пробка; 4 – шиберный затвор ковша
Рисунок 7 - Ковшевое вакуумирование стали
Камера представляет собой цилиндрический стальной барабан, закрываемый крышкой с вакуумным уплотнением сверху. Камеру размещают в бетонированном приямке в разливочном пролете ЭСПЦ, ниже уровня цеха; сверху камера закрывается крышкой на петлях, открываемой с помощью лебедки. По верхнему краю корпуса камеры расположен фланец с канавкой, в которую укладывается плоская резиновая или силиконовая лента для уплотнения, по нижнему краю крышки проходит кольцевой нож, создающий нажим на уплотнение и обеспечивающий герметичность. Изнутри корпус часто футеруют кирпичом для защиты от выплесков металла. В боковой стенке камеры имеется отверстие для вакуум-провода. В крышке камеры находятся смотровые окна, установлен дозатор для загрузки легирующих. Крышка футерована кирпичом. В центре крышки может быть расположено приспособление, позволяющее устанавливать либо воронку для заливки металла в пустой ковш, находящийся в камере, либо промежуточный ковш для перелива стали из ковша в ковш.
Перед началом вакуумирования камеру очищают от пыли. Ковш с жидким металлом устанавливают на специальные опоры в камере. Накрывают камеру крышкой и, постепенно открывая шибер на вакуумпроводе, снижают давление так быстро, насколько это позволяет поведение металла (при резком снижении давления металл может бурно вскипеть с выбросом из ковша). При остаточном давлении 10-20 мм рт. ст. металл бурно кипит. Уровень металла поднимается в ковше на 400-700 мм в зависимости от степени предварительного раскисления. Чтобы предотвратить выливание металла в камеру, ковш должен быть выше, чем обычные ковши, рассчитанные на ту же массу плавки. По мере выделения газов кипение уменьшается, и давление может быть снижено до минимального значения.
Вакуумная дегазация стали основана на изменении равновесия между концентрацией растворенного в металле газа и парциальным давлением его в газовой фазе над металлом.
Водород в жидкой стали обладает большой подвижностью, коэффициент диффузии водорода достаточно велик, Dш=(1 - 8)·10-3 см2 /с. В результате вакуумирования значительная часть содержащегося в металле водорода быстро удаляется из металла. Можно считать, что после обработки вакуумом содержание водорода снижается до 1 - 2 ppm. то есть до концентраций при которых не имеет места образование флокенов и других дефектов
Азот, в отличие от водорода менее подвижен в жидком металле, его коэффициент диффузии значительно меньше, Dш=(4 - 7)·10-5 см2/с. Поэтому интенсивность удаления азота под вакуумом значительно ниже, чем водорода. Удаление азота затруднительно при наличии в стали Сг, V, Ti, имеющие высокое сродство к азоту.
Для получения низкого содержания углерода в стали до 0,04 % при вакуумировании в ковше разработан способ вакуум - кислородного обезуглероживания Процесс ведут в ковше, установленном в вакуум-камере. Для обеспечения возможности интенсивного обезуглероживания в вакууме свободное пространство над металлом в сталеразливочном ковше должно быть 1,0-1,2 м. Внутри камера имеет защитную футеровку из шамота, что позволяет вести продувку металла кислородом (с возможными при этом выплесками). В днище ковша устанавливают пористую пробку для продувки аргоном. Продувку кислородом производят через вводимую сверху водоохлаждаемую фурму. Для обеспечения достаточного вакуума в условиях выделения при продувке кислородом значительного количества газов требуются вакуумные насосы повышенной мощности.
Ковш со сталью помешают в вакуумную камеру и после создания вакуума, начинают обработку. Процесс проводят в два периода. В первый период при разрежении на уровне 5 кПа производят продувку металла кислородом при одновременной продувке снизу аргоном. При этом температура металла повышается вследствие выделения тепла экзотермических реакций окисления углерода, а также, при необходимости алюминия, предварительно вводимых в сталь для нагрева.
После проведения вакуумной обработки ковш со сталью подвергают дополнительной обработке комплексным модификатором, содержащим Ca и РЗМ [ 50% Се, 25% La, 25 % ∑(Рr+ Nd+Sm) ]. После присадки порошковой проволоки с комплексным модификатором с РЭМ проводится мягкая продувка металла apгоном (горячее пятно от аргона должно иметь диаметр не более 100 - 150 мм без оголения зеркала металла) в течение не менее 15 минут. Расход порошковой проволоки с наполнением комплексным модификатором составляем 0,5 - 0,8 кг/т по проволоке и 0,04-0,06 кг/т по РЗМ. Скорость ввода проволоки с наполнением комплексным модификатором, содержащим РЗМ, в основном составляет 3,0 - 3,5 м/с.
Обработка стали порошковой проволокой с комплексным модификатором с РЗМ позволяет снизить общий уровень загрязненности по сульфидам и неметаллическим включениям.