Міністерство освіти і науки, молоді та спортуУкраїни
Індустріальний технікум ДонДТУ
МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ
для виконання практичних робіт
з дисципліни “Нові процеси
виробництва сталі ”
для студентів спеціальності 5.05040103
“Виробництво сталі і феросплавів”
Алчевськ
2011
Розробила: О.І. Савельєва – викладач
Рецензент: О.М Присяжнюк – викладач вищої категорії
Затверджено: Л.І. Пономаренко – заст.директора з НР, голова методичної ради
Розглянемо та схвалено на засіданні предметної комісії металургійних дисциплін
Протокол №__________
від "___" ______________ 2011р.
голова комісії _________ О.М. Проскуріна
ЗМІСТ:
|
Вступ |
4 |
|
Практична робота № 1. Розрахунок матеріального балансу десульфурації чавуну магнієвими гранулами у струмені інертного газу. |
5 |
|
Практична робота №2. Розрахунок десульфурації чавуну механічними мішалками на УДЧ. |
9 |
|
Практична робота № 3. Розрахунок десиліконізації чавуну на устрою десульфурацфї чавуну ( з додатковим пристроєм). |
13 |
|
Практична робота № 4. Конверторна плавка, бракує вуглецю на повальці. Конверторна плавка, надлишек вуглецю у металі. |
18 |
|
Практична робота № 5. Розрахунок спокійної сталі на устрою ківш- пічі. Розкислення низьколегованої сталі на вакууматорі. |
23 |
|
Практична робота № 6. Побудова графіка зміни вмісту хімічних елементів в металі в окислювальному періоді плавки у конверторі комбінованого дуття. |
31 |
|
Практична робота № 7. Розрахунок додаткової дусульфурації сталі порошковим дротом в вакууматорі |
38 |
|
Практична робота № 8. Розрахунок зневуглецюванням сталі на вакууматорі |
41 |
|
Практична робота № 9. Відхилення від технології мартенівської плавки, бракує вуглецю по розплавленню метало шихти. |
45 |
|
Практична робота № 10. Відхилення від технології мартенівської плавки, зайвий вуглець. |
49 |
|
Література |
52 |
ВСТУП
Металургійна промисловість України є основою розвитку машинобудування, металообробки та будівництва. Сучасна чорна металургія становить матеріальну базу всього комплексу важкої індустрії країни. Чорна металургія впливає на розвиток усіх галузей господарства, є найголовнішим споживачем палива, електроенергії та води. Вона охоплює видобуток, збагачення та агломерацію залізних, марганцевих та хромітових руд, виробництво чавуну, доменних феросплавів, сталі та прокату, вогнетривів, металів промислового значення, видобуток допоміжних матеріалів.
Чорна металургія з новим технічним циклом виробництва є важливим чинником створення промислових і економічних районів. Супутніми до неї є галузі промисловості, що використовують відходи від виплавляння чавуну й коксування вугілля, відходи від теплової енергетики і металомісткого машинобудування. Потреба в раціональному використанні праці жінок у металургійних регіонах України зумовлює розвиток тут легкої і харчової промисловості. Металургія стимулює розвиток видобутку залізної руди та кам’яного вугілля.
Характерним для чорної металургії є високий рівень концентрації виробництва: 98% чавуну та 97% сталі виробляється на підприємствах з річним виплавлянням понад 1 млн. тон. За рівнем концентрації виробництва чорних металів Україна посідає одне з перших місць у світі.
Сучасний рівень розвитку чорної металургії забезпечує власні потреби України, а також потреби ряду країн Європи та Америки. Діапазон виробництва готової продукції досить широкий і задовольняє переважно всі потреби машинобудування й та металообробної промисловості України.
У перспективі стратегічним напрямом розвитку металургійного комплексу України буде системна реструктуризація галузі з орієнтацією на кон’єктуру внутрішнього та зовнішнього ринків. Передбачається продовжити будівництво об’єктів металургійного комплексу, спроможних збільшити експортний потенціал галузі.
Практична робота №1
Тема: Розрахунок матеріального балансу десульфурації чавуну магнієвими
гранулами у струменю інертного газу.
Ціль: відпрацювати методику розрахунку.
Завдання:
1. Потрібно понизити зміст сірки в чавуні в 7 разів (взяти вміст сірки у чавуні з
розрахунку курсового, або за завданням дипломного проекту)
2. Прорахувати кількість десульфуруючого реагенту
3. Прорахувати десульфуруючу здатність реагенту.
4. Прорахувати кінцевий вміст сірки у чавуні.
Висновки:
Обґрунтувати доцільність використання цієї технології для умов побудови
конвертерного комплексу .
Теоретична частина
Найбільш ефективними способами позадоменної десульфурації чавуну є вико-ристання магнію і кальцію у вигляді гранул в середовищі інертного газу, введенням десульфуруючого реагенту порошковою проволокою, або розмішуванням реагенту механічними мішалками за японською технологією.
Згідно плану будівництва конвертерного комплексу устрій десульфурації чавуну оснащається пристроєм вдування в метал десульфуруючих реагентів у середовищі інертного газу азоту.
У світовій практиці використовуються як десульфуратори силікокальцій, карбід кальцію, вапно, магній, плавиковий шпат і їх суміші.
По витратам для звязування одиниці сірки магній займає перше місце порівня- но з іншими десульфураторами. Перевагами також є незначна кількість шлаку, який утворюється на поверхні металу. Сульфид магнію є дуже міцна сполука і внаслідок низької щільності він легко видаляється в шлак.
Реакція десульфурації чавуну магнієм протікає з виділенням тепла, тому втра-ти температури металу при обробці магнієм у струмені інертного газу незначні.
Магній має низьку щільність, що створює проблему введення його в метал, та-кож внаслідок низкої температури кипіння магнію утворюється великий об’єм маг-нієвого пару: 1 кг магнію дає 22,4 : 24,32 = 0,92м3 пару, т.ч. збільшується об’єм магнію у 6 разів, що викликає небезпеку викидів і виділення великої кількості пару.
Також використовується комбінована система десульфурації: спочатку обробка силікокальцієм у струміню інертного газу, а потім введення порошкової проволо-ки на основі магнію.
Приклад розрахунку десульфурації чавуну гранулами магнію.
Використовуємо технологію вдування магниевих гранул у струменю азоту.
Десульфурація чавуну магнієм з деякою часткою кальцію здійснюється по реакціям:
FеS + Mg = MgS + Fе
FеS + Са = СаS + Fе
Склад магнієвих гранул: магній - 78%,
кальцій - 20,0%,
титан – 1,5%,
залізо – 0,5%.
Для десульфурації чавуну з 0,032 до 0,010 кг витрати магнійкальцієвих гранул складають, кг:
х * 32 : 24 * 0,78 + х * 32 : 40 * 0,20 = 0,022
1,040х + 0,160х = 0,022 1,200х = 0,022
х = 0,018кг/100кг чугуна
Зі врахуванням часткового викиду кульок магнію на поверхню металу з десульфуруючим ефектом на рівні 62% витрати магнієвого реагенту збільшуємо перерахуванням:
0,018 : 0,62 = 0,029 кг/100кг, або 0,29 кг/т
що відповідає практичним даним виробництва
В магнієвих гранулах міститься
магнію, кг:
0,029 * 0,78 = 0,023
кальцію , кг:
0,029 * 0,20 = 0,006
титану, кг:
0,029 * 0,015 = 0,0004
заліза, кг:
0,029 * 0,005 = 0,0001
В графу «Поступило матеріалів» добавляється 0,029 порошкового реагенту.
При цьому 0,023 кг магнію і 0,006 кальцію витрачається на утворення сульфидів і оксидів магнію і кальцію, 0,0004 титану на 90% розчиняються у металі, а 10% окислюються з утворенням оксиду титану, заліза 0,0001 переходить у метал, оксиди при продувці інертним газом переходять у шлак.
Витрачається магнію на десульфурацію зі врахуванням угару магнію 11% і степеню десульфурації магнієм 70%, кг:
0,023 * 0,89 * 0,70 = 0,014
Вилучиться сірки при утворенні сульфиду магнію, кг:
0,014 *32 : 24 = 0,019
Утворюється сульфиду магнію (вага магнію + сірки), кг:
0,014 + 0,019 = 0,033
Витрати кальцію на десульфурацію чавуну зі врахуванням угару кальцію 9% і степеню десульфурації кальцієм 40% складають, кг:
0,006 * 0,91 * 0,40 = 0,0022,
Вилучиться сірки при утворенні сульфиду кальцію, кг:
0,0022 * 32 : 40 = 0,0017
Утворюється сульфиду кальцію (вага кальцію + сірки), кг:
0,0022 + 0,0017 = 0,004 .
Сумарно вилучиться сірки з чавуну, кг:
0,019 + 0,0017 = 0,021
Витрати магнію на окислення складають, кг:
0,023 * 0,11 = 0,0025
Витрати кисню на окислення магнію складають, кг:
0,0025 * 16 : 24 = 0,0017
Утворюється оксиду магнію, кг:
0,0025 + 0,0017 = 0,0042
Витрати кальцію на окислення складають, кг:
0,006 * 0,09 = 0,00054
Витрати кисню на окислення кальцію, кг:
0,00054 * 16 : 40 = 0,00022
Утворюється оксиду кальцію, кг:
0,00054 + 0,00022 = 0,00076
Переходить титану в металл, кг:
0,0004 * 0,90 = 0,00036
Окислюється титану, кг:
0,0004 * 0,10 = 0,00004
Витрати кисню на окислення титану, кг:
0,00004 * 32 : 48 = 0,00004
Утворюється оксиду титану, кг:
0,00004 + 0,00004=0,0001,
Сумарні витрати кисню з атмосфери, кг:
0,0017 + 0,00022 + 0,0001 = 0,002
Знизиться кількість металу на вагу вилученої сірки, кг: 0,021
Остаточний вміст сірки у рафінованому чавуні зі врахуванням втрат складає, кг:
0,032 – 0,021 = 0,011
Втрати магнію і кальцію з викидами і які не прореагували, кг:
0,023 – 0,014 - 0,0025 + 0,006 - 0,0022 - 0,00054 = 0,010
Вага шлаку збільшиться на вагу утворених сульфидів, оксидів і не прореагував-шого реагента, кг:
0,033 + 0,004 + 0,0042 + 0,00076+0,0001+ 0,010= 0,052
Т.ч. ступінь використання магнієвого реагенту складає з урахуванням втрат складає при десульфурації з 0,029 кг до 0,010 кг:
(0,029 – 0,010) : 0,029 * 100 = 66%
На десульфурацію використано реагенту, кг:
0,023 – 0,014 + 0,006 - 0,0022 = 0,013кг, або 44,8%
Загальний десульфуруючий ефект реагенту складає:
(0,029 – 0,013) : 0,029 * 100 = 55,2%
Витрати магнієвого реагенту на плавку:
0,29кг/т * 250т = 72,5 кг
При продувці аргоном продукти реакції активно видаляються з металу в шлак.
Маса чавуну, кг: 100,000 + 0,029 + 0,002 – 0,052 = 99,979
Таблиця Матеріальний баланс десульфурації чавуну, кг:
|
№ п.п |
Поступило |
кг |
Отримано |
кг |
|
1 |
Чавуну до десульфурації |
100,000 |
Чавуну після десульфурації |
99,979 |
|
2 |
Реагенту |
0,029 |
Шлаку і викидів |
0,052 |
|
3 |
Кисню з атмосфери |
0,002 |
|
|
|
|
Всього: |
100,031 |
Всього: |
100,031 |
Нев’язання = 0.
Висновок: скласти самостійно:
Література
1. В.А.Вихлевчук Ковшевая доводка стали Дн: Системные технологии, 2000.-
190с.
2. Металлургическая и горнорудная промышленность. №1 2003г. с.27,
3. Металлургическая и горнорудная промышленность. №7 2004г. с.62,
3. Черная металлургии России и стран СНГ в 21 веке №3 94г.с 61. (опыт ММК).
4. А.Б.Гловацкий Внедоменная десульфурация чугуна М Металлургия 1986,
94с.
Додаток до практичної роботи №1
|
№ вар |
садка т |
Десульф. ефект
|
Дусульфурація Чавуну,кг |
Склад магнієвих гранул % |
|||
|
магний |
кальцій |
титан |
залізо |
||||
|
1 |
100 |
60 |
0,032-0,011 |
78 |
20 |
1,5 |
0,5 |
|
2 |
150 |
61 |
0,032-0,012 |
77 |
21 |
1,4 |
0,6 |
|
3 |
200 |
62 |
0,032-0,013 |
78 |
20 |
1,4 |
0,6 |
|
4 |
180 |
63 |
0,032-0,014 |
77 |
21 |
1,5 |
0,5 |
|
5 |
130 |
62 |
0,032-0,013 |
79 |
19 |
1,5 |
0,5 |
|
6 |
200 |
60 |
0,032-0,012 |
76 |
24 |
1,4 |
0,6 |
|
7 |
300 |
61 |
0,032-0,012 |
77 |
21 |
1,7 |
0,3 |
|
8 |
250 |
62 |
0,032-0,010 |
78 |
20 |
1,4 |
0,6 |
|
9 |
180 |
63 |
0,032-0,010 |
76 |
22 |
1,5 |
0,5 |
|
10 |
100 |
63 |
0,032-0,011 |
77 |
21 |
1,5 |
0,5 |
|
11 |
300 |
62 |
0,032-0,012 |
76 |
24 |
1,5 |
0,5 |
|
12 |
350 |
61 |
0,032-0,013 |
78 |
20 |
1,7 |
0,3 |
|
13 |
250 |
63 |
0,032-0,010 |
75 |
23 |
1,6 |
0,4 |
|
14 |
400 |
62 |
0,032-0,012 |
76 |
22 |
1,4 |
0,6 |
|
15 |
130 |
62 |
0,032-0,010 |
75 |
23 |
1,5 |
0,5 |
|
16 |
180 |
63 |
0,032-0,010 |
77 |
21 |
1,4 |
0,6 |
|
17 |
130 |
62 |
0,032-0,012 |
78 |
20 |
1,5 |
0,5 |
|
18 |
150 |
62 |
0,032-0,010 |
77 |
21 |
1,6 |
0,4 |
|
19 |
200 |
61 |
0,032-0,011 |
78 |
20 |
1,5 |
0,5 |
|
20 |
250 |
63 |
0,032-0,010 |
76 |
22 |
1,4 |
0,6 |
|
21 |
300 |
62 |
0,032-0,012 |
77 |
21 |
1,7 |
0,3 |
|
22 |
350 |
63 |
0,032-0,010 |
76 |
22 |
1,5 |
0,5 |
|
23 |
200 |
62 |
0,032-0,011 |
75 |
23 |
1,6 |
0,4 |
|
24 |
250 |
63 |
0,032-0,012 |
75 |
23 |
1,3 |
0,7 |
|
25 |
100 |
62 |
0,032-0,013 |
74 |
24 |
1,4 |
0,6 |