ispr_01_-_Syryevye_materialy_dlya_MP_rus

Дон ГТУ	ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1	МЧМ–09–1
Кафедра МЧМ	Сырьевые материалы для производства стали в подовых агрегатах	Ищенко В.М.

Цель работы: изучить шихтовые материалы для производства стали в подовых агрегатах.

Шихтовые материалы, используемые для выплавки стали в подовых агрегатах, должны соответствовать по качеству действующим стандартам и техническим условиям. Шихтовые материалы делятся на металлические и неметаллические:

• металлическая часть шихты: чугун, лом, раскислители и легирующие добавки;

• неметаллическая часть шихты: железная и марганцевая руда, окалина, агломерат, известняк и известь, боксит и плавиковый шпат.

Чугун. Передельный чугун, являющийся основной составной частью шихты плавки, применяется в жидком виде так и в твердом, но ограниченное количество. Жидкий чугун может подаваться из доменного цеха как в 100т чугуновозных ковшах так и в передвижных миксерных ковшах типа "торпеда" с минимальным количеством доменного шлака.

Не допускается наличие в миксеровозах "крыш" и плавающих на поверхности чугуна "коржей" шлака.

Химический состав чугуна должен соответствовать требованиям стандарта предприятия ОАО «АМК», согласно которому содержание кремния 0,6 – 0,9%, марганца 0,25 – 0,7%, серы не более 0,030%, фосфора не более 0,07%. Содержание углерода в чугуне определяется один раз в смену. Примерное содержание углерода в чугуне 4,2 – 4,5%. Допускается переработка некондиционного чугуна с разрешения начальника цеха или его заместителя без ущерба для качества выплавляемой стали.

Чугун наливается в заливочный ковш по заказу мастера конвертерного отделения в строго указанном количестве, исходя из заданной шихтовки плавки. С целью последующей (возможной) десульфурации чугуна необходимо наличие свободного борта не менее 500-700 мм. После налива чугуна в ковш из заливочного ковша отбирается проба чугуна для определения содержания Si и S.

После прибытия заливочного ковша в загрузочный пролет, ковш краном устанавливается на кантовальный стенд отделения десульфурации чугуна. Для скачивания миксерного шлака ковш с чугуном наклоняется в сторону машины скачивания шлака так, чтобы металл находился на 50 – 70 мм ниже носка ковша и машиной скребкового типа скачивается шлак в количестве не менее 80%. Запрещается скачивание шлака с погружением скребка в чугун на глубину более 50 мм. Для ускорения процесса скачивания шлака чугун в ковше продувают азотом через пористые пробки в днище заливочного ковша. Пористые пробки расположены с диаметрально противоположной стороны от сливного носка.

После скачивания шлака, ковш возвращается в вертикальное положение. Передвижная крышка камеры десульфурации перемещается в положение закрытия. Специальной фурмой производится замер температуры чугуна и отбор пробы на содержание Mn, Si, S, Р. При необходимости производится повторная десульфурация чугуна.

Содержание серы, не более, %:

в чугуне в готовой стали

0,020 0,020

0,015 0,015

0,010 0,010

0,005 0,005

После десульфурации чугуна производится повторное скачивание шлака. Заливка чугуна без скачивания шлака запрещается. После замера температуры и отбора пробы чугуна открывается крышка камеры и ковш поднимается заливочным краном для заливки чугуна в конвертер. Заливочные краны оборудованы тензодатчиками для определения фактического веса залитого чугуна. Температура чугуна перед заливкой чугуна в конвертер должна быть не ниже 1320⁰С.

1 – цилиндрический корпус; 2 – днище; 3 – факел; 4 – крышка заливочного окна; 5 – привод механизма наклона миксера; 6 – вентилятор; 7 – лебёдка механизма подъёма крышки заливочного окна; 8 – зубцовая рейка; 9 – качающаяся рейковая обойма; 10 – канатный механизм подъёма крышки носка; 11 – носок; 12 – крышка носка; 13 – бандажи; 14 – обойма с роликами; 15 – дугоподобные опоры.

Рисунок 1 – Стационарный миксер емкостью 600 т.

Чугун полученный из миксера (рисунок 1), имеет следующие преимущества по сравнению с чугуном, полученным непосредственно из доменной печи:

• усредненный химический состав;

• усредненная температура;

• пониженное содержание серы за счет соединения ее с марганцем и перехода MnS в шлак;

• всегда имеется запас жидкого чугуна, и заливка его в агрегат не связана с выпусками чугуна из доменных печей.

Для уменьшения капитальных затрат применяют большегрузные ковши-чугуновозы миксерного типа взамен стационарных миксеров.

Чугун, в зависимости от назначения, выпускается двух видов: передельный коксовый и передельный коксовый высококачественный (таблица 1).

Таблица 1 – Чугун передельный коксовый.

Марка чугуна	Содержание элементов, %
	Si	Мп		Р					S
		Группа чугуна		Класс чугуна					Категория чугуна
		I	II	А	Б	В	Г	Д	I	II	III
				не более					не более
ПВК 1	1,26 – 1,75	До 1,00	1,01 – 1,75	0,02	0,025	0,03	0,045	0,06	0,015	0,02	0,025
ПВК 2	0,76 – 1,25			0,02	0,025	0,03	0,045	0,06	0,015	0,02	0,025
ПКВ 3	До 0,75			0,02	0,025	0,03	0,045	0,06	0,015	0,02	0,025
M 1	0,76 – 1,25			0,15	0,20	0,30	-	-	0,03	0,05	0,07
М 2	До 0,75			0,15	0,20	0,30	-	-	0,03	0,05	0,07

При выплавке ответственных сортов стали с содержанием не более 0,025 – 0,03% Si и до 0,020 – 0,025% Р, следует применять чугун чистый по вредным примесям, выплавляемый специально или отбираемый из общей выплавки с содержанием не выше 0,03 – 0,04% S. Еще более чистым должен быть чугун, применяемый для выплавки в кислом агрегате высококачественных сталей, в которых содержание серы не должно превышать 0,025 – 0,035% и фосфора 0,027 – 0,028%. В специальном чугуне в этих случаях должно содержаться не более 0,020 – 0,025% Р и не более 0,015 – 0,025% S, в зависимости от чистоты стальной лома.

Высокое содержание кремния в передельных чугунах крайне нежелательно. При повышенном содержании кремния в чугуне приходиться вводить для связывания кремнезема большое количество извести. Малое содержание кремния (в пределах 0,2 – 0,3%) в передельном чугуне также нежелательно, так как при этом увеличивается продолжительность плавления шихты и расход чугуна.

Медь и никель не окисляются и полностью переходят в сталь. Содержание этих элементов в чугуне и стальном ломе должно быть ограничено в зависимости от марки выплавляемой стали.

Стальной лом и отходы. По существующей классификации шихтовые черные металлы (вторичные) в зависимости от химического состава, назначения, качества и размера кусков подразделяются:

• на категории – нелегированные и легированные отходы;

• на группы – 7 групп нелегированных и 46 легированных;

• на классы – I, II, III – по состоянию поставки, чистоте, габаритам и весу.

В таблице 2 приведена несколько сокращенная характеристика по классам стального лома и отходов.

Таблица 2 – Стальной лом и отходы.

Класс I	Класс II	Класс III
Состояние поставки. Куски и стальной скрап неошлакованный, в состоянии удобном для плотного заполнения совков. Не допускаются трубы, проволока и изделия из проволоки.	То же, что для класса I. Брикеты и пакеты из листовой обрези, проволоки и стружки.	То же, что для класса II. Стальная стружка.
Степень чистоты. Не допускается наличие цветных металлов и вредных примесей; металл не проржавленный, не разъеденный щелочами и кислотами засоренность безвредными примесями не должна превышать 1,5% по весу.	То же, что для класса I, но засоренность не более 2% по весу.	То же, что для класса II, но засоренность не более 3% по весу.
Габариты. Размеры куска должны быть не более 1200x500x500 мм. Для слитков, блюмов и заготовок допускаются повышенные размеры; толщина проката не менее 6 мм.	То же, что для класса I, за исключением толщины металла, которая должна быть для проката не менее 4 мм. Допускаются листы и полосы после штамповки толщиной свыше 4 мм. Трубы с толщиной стенки от 3 мм и внутренним диаметром не более 150 мм. Трубы с большим диаметром должны быть сплющены или разрезаны.	То же, что для класса II, за исключением толщины металла, которая должна быть не менее 2 мм. Лента и проволока в мотках; проволока в изделиях. То же, толщиной менее 4 мм. Трубы с толщиной стенки до 3 мм, длина витка стружки не более 100 мм; допускаются витки до 200 мм в количестве не более 3% по весу, а проволочные изделия до 2% от партии по весу
Длина ободков или других изогнутых кусков проката или лома изделий не должна превышать 300 мм.	То же, что для класса I.
Вес. Куски не менее 1 кг.	Куски не менее 1 кг, до 0,5 кг; лом в кусках менее 0,5 кг; пакеты не менее 40 кг; плотность пакета не менее 2 кг/дм^3. Брикеты не менее 1 кг при плотности не менее 4,5кт/дм^3	Куски менее 0,5 кг. Брикеты и пакеты, что не отвечают требованиям II класса.

Вторичные металлы. К вторичным черным металлам относятся лом и отходы. Они образуются из следующих основных источников:

а) в результате производства и обработки металла (отходы текущего производства);

б) в результате выбытия и списания в лом негодных к использованию и потерявших производственное значение машин, металлических частей зданий, сооружений, оборудования и т.д.;

в) в результате износа металлических предметов домашнего обихода (бытовой лом);

г) из шлаковых отвалов металлургических предприятий, в которых содержится около 4 – 10% металла.

Отходы и их величина. Отходами черных металлов называются промышленные отходы, получающиеся в процессе производства стальных слитков или отливок, а также при механической обработке стали. К отходам относится также не поддающийся исправлению брак деталей и изделий, получающийся в процессе производства.

Отходы текущего производства весьма значительны: в фасонном литье они составляют 30 – 40% на тонну годного литья, в производстве поковок – до 42%, в прокатном производстве – 20 – 25%, в сталеплавильном производстве – до 10 – 15%.

Подготовка стального лома. Весь негабаритный лом разделывают: под копром, автогенной резкой, резкой ножницами, с помощью взрывчатых веществ и пакетированием легковесной шихты.

Под копрами разделывается тяжеловесным металлический лом, крупные слитки, стальные «козлы», крупные части машин, большие прокатные валки, крупные отливки, поковки и т. п.

Ножницами разделывают тонколистовую сталь, трубы малого диаметра, мелкую сортовую сталь. Более тяжеловесный лом – рельсы, бандажи, бачки – разделывают на пресс-ножницах. Легковесные обрезки, стружку, листовую сталь пакетируют в пакеты на пакетирпрессах. Особенно широко для разделки лома применяется огневая резка.

Некоторые правила и технические условия приемки лома. Стальной лом предприятию должен сдаваться в состоянии, безопасном для перевозки, переработки, переплава, что должно подтверждаться удостоверением в соответствии с правилами по предупреждению взрывов при переработке лома. Не допускается поставка потребителю габаритного металла, смешанного с негабаритным.

Легированные металлы не должны содержать элементов, не относящихся к данной группе металла, а также нелегированного металла.

Нелегированные металлы не должны содержать отходов легированной стали, чугуна, цветных металлов и сплавов.

Лом в конвертерный цех ОАО «АМК» доставляется в совках емкостью 100 м³, загружаемых в отделении перегрузки металлолома, на самоходной тележке, оборудованной тензодатчиками для взвешивания металлолома.

При погрузке совков необходимо выдерживать следующие соотношения между видами лома: легковесный – 40-60%, пакеты – 30-60%, тяжеловесный – 5-30% от веса лома в совке. Погрузка совка производится в обратной последовательности в направлении от днища совка к носку.

Габариты кускового металлолома должны составлять: длина – не более 1000 мм, толщина – не более 300 мм, ширина – не более 500 мм.

Размеры пакетов не должны превышать 2000×1050×750 мм.

Использование в конвертере негабаритного металлолома и непакетированной стружки (россыпью) не допускается.

Не допускается наличие в ломе цветных металлов (цинка, свинца, сурьмы, меди, олова и др.), горюче-смазочных материалов, мусора, льда, закрытых сосудов и емкостей, взрывчатых веществ и т.д.

Допускается наличие в шихте при выплавке сталей неответственного назначения скрапа и лома, извлекаемого при шлакопереработке в количестве не более 30% от массы лома на плавку. Максимальный линейный размер не должен превышать 1000 мм. Стружку пакетированную используют не более 5 т на плавку. При дефиците металлического лома допускается частичная замена его в металлошихте твердым чугуном.

Раскислители и добавочные материалы. Для раскисления и легирования стали применяются специальные ферросплавы, выплавляемые в электрических и доменных печах, а также металлотермическим способом.

Ферросплав представляет собой сплав железа с одним или несколькими легирующими элементами.

Зеркальный чугун применяется для раскисления кипящей стали, для науглероживания, а также нагрева металла в конце плавки. В зеркальном чугуне содержится от 10 до 25% Mn, 2% Si, не более 0,22% Р, не более 0,03% S и до 6% С. Зеркальный чугун в зависимости от содержания марганца выпускают трех марок: 343 – 10 – 15% Мn; 342 – 15 – 20% Мn; 341 – 20 – 25% Мn.

Ферромарганец – сплав, применяемый для раскисления и легирования стали, состоящий из марганца и железа, выплавляемый в доменных и электрических печах. Химический состав ферромарганца приведен в таблице 3.

Таблица 3 – Химический состав ферромарганца, %.

Группа ферромарганца	Марка	Мn не менее	С	Si	Р	S
			не более
Малоуглеродистый	Мн 0	80,0	0,5	2,0	0,30	0,03
Среднеуглеродистый	Мн 1	80,0	1,0	2,0	0,30	0,03
Углеродистый	Мн 2	80,0	1,5	2,5	0,30	0,03
	Мн 3	78,0	7,0	2,0	0,33	0,03
	Мн 4	76,0	7,0	2,0	0,38	0,03

Ферромарганец марок Мн 0, Мн 1, Мн 2 применяется при выплавке марганцовистых сталей с низким содержанием углерода. Для раскисления среднеуглеродистой и высокоуглеродистой стали применяется ферромарганец марок Мн 3 и Мн 4.

Ферросилиций. Для предварительного раскисления стали в печи ранее применялся доменный ферросилиций с содержанием от 9,0 до 15,0% кремния. Для окончательного раскисления и легирования стали в ковше применяется ферросилиций, выплавленный в электропечах (таблица 4).

Сипикомарганец применяется в тех случаях, когда в сталь для лучшего раскисления необходимо вводить одновременно кремний и марганец. Химический состав силикомарганца приведен в таблице 5.

Силикокапьций – сплав кремния, кальция и алюминия – применяется для раскисления качественной стали и имеет следующий химический состав: не менее 23 – 31% Са, не менее 85 – 90% Ca+Si, не более 1,5 – 3,1% Аl, не более 0,04% S и до 0,5% Р.

Таблица 4 – Химический состав ферросилиция, %.

Марка	Si	Мп	Сr	Р	S
		не более
Си 90	87 – 95	0,5	0,2	0,04	0,04
Си 75	72 – 78	0,7	0,5	0,05	0,04
Си 45	43 – 50	0,8	0,5	0,05	0,04

Таблица 5 – Химический состав силикомарганца, %.

Марка	Si	Мп	С	Р
		не менее	не более
СиМн 20	20,0	65,0	1,0	0,1
СиМн 17	17,0 – 19,0	65,0	1,75	0,1
СиМн 14	14,0 – 16,9	60,0	2,5	0,2

Алюминий. В качестве раскислителя стали алюминий дается в ковш, чтобы не допустить больших потерь его в шлаке. Алюминий получают трех марок с содержанием от 87,0 до 96,5% Аl.

Сплав АМС – сильный комплексный раскислитель, применяется при выплавке высококачественных сталей, состоит из 5 – 15% Аl, 10 – 50% Мn и 10 – 25% Si. Сплав АМС готовят сплавлением в электропечах шихты, составленной из стального лома, ферромарганца и ферросилиция с последующим введением алюминия в ковш.

Феррохром – сплав железа с хромом, выплавляется в электропечах и является наиболее распространенной легирующей присадкой при выплавке легированных и специальных сталей. Марки хрома и их химический состав приведены в таблице 6. Химический состав и обозначения феррохрома специального назначения приведены в таблице 7.

Ферромолибден выплавляется в электропечах и применяется для легирования стали молибденом.

Обычно применяют три марки ферромолибдена (Mo 1, Мо 2, Мо 3) с содержание не менее 55% Мо, до 1,0 – 2,0% Si; серы, фосфора и углерода не более 0,1 – 0,2% каждого. В ферромолибдене допускаются примеси меди от 0,8% в марке Mo 1 и 2,5% в марке Мо 3 и олова от 0,05 до 0,10% соответственно.

Таблица 6 – Химический состав феррохрома, %.

Группа	Марка	Cr не меньше	С	Р	Si, классы			S
					Низкокремнистый	Среднекремнистый	Кремнистый
			не более
Безуглеродистый	Хр0000 Хр000 Хр00	65,0 65,0 60,0	0,06 0,07 – 0,10 0,11 – 0,15	0,6	1,0	1,5	-	0,04
Малоуглеродистый	Хр0 Хр01	60,0 60,0	0,16 – 0,25 0,26 – 0,50	0,06	1,5	2,0	3,0	0,04
Среднеуглеродистый	Хр1 Хр2 Хр3	60,0 60,0 60,0	0,51 – 1,0 1,1 – 2,0 2,1 – 4,0	0,10	-	2,5	3,0	0,04
Углерод	Хр4 Хрб	65,0 65,0	4,1 – 6,5 6,6 – 8,0	0,07	2,0	3,0	5,0	0,04

Таблица 7 – Химический состав феррохрома, %.

Группа феррохрома	Марка	Сr	С	Si	Al	Р	S	N
		не менее			не более			не менее
Безуглеродистый	Хрб1 Хрб2	70,0	0,04	0,8 1,0	0,6 0,7	0,02 0,03	0,03	-
Азотированный	Хрн1	70,0	0,05	1,0	0,7	0,03	0,03	0,90

Ферровольфрам производится в электропечах и применяется при электроплавки быстрорежущей инструментальной стали.

Ферротитан применяется для раскисления стали и в качестве легирующих добавок, при выплавке нержавеющих и жаропрочных сталей и сплавов, выплавляемых, в основном, в электропечах. Ферротитан применяется трех марок. Во всех марках должно быть не менее 23% Ti, не более 0,2% С, до 3,5 – 6,0% Si, до 5,0 – 8,0% Аl, до 3,0 – 4,0% Сr, серы и фосфора не более 0,05 – 0,10% каждого.

Никель получается в виде слитков, кубиков, пластин и гранул способом электролитического или огневого рафинирования. Он подразделяется на две марки, отличающиеся только содержанием никеля: марка Н3 – 98,6% Ni и марка Н4 – 97,8% Ni. Предельное содержание других элементов: 0,03% С, 0,6% Cu, 0,04% S.

Феррофосфор получают в доменных или электрических печах. Химический состав феррофосфора: 14 – 18% Р, до 2,2% Si, 6,0% Мn, 1,2% С.

Сера обычно применяется природная, в чистом виде, при выплавке особых марок стали, в частности автоматной.

Науглероживатели. Науглероживание стали производится в ковше сухими углеродсодержащими материалами с содержанием влаги не более 1%, летучих – не более 2%, содержание серы не более 1,2%, углерода не менее 80% и должны соответствовать техническим требованиям. В качестве науглероживателей на ОАО «АМК» применяют:

– материал углеродистый фракционированный;

– антрацит дробленный для науглераживания стали.