На утворення сульфідів кальцію витрачається сірки, кг:
Са ® СаS 0,013 * 32 : 40 = 0,010
Утворилось сульфідів кальцію з переходом їх у шлак, кг:
0,013 + 0,010 = 0,023
Остається у металі сірки, кг:
0, 012 – 0,010 = 0,002
Визначаємо кількість окислених елементів з силікокальцію, кг
Si - 0,100 * 0,30 * 0,03 = 0,001
Са - 0,100 * 0,70 * 0,73 = 0,051
Всього: = 0,052
Витрати кисню на окислення елементів з силікокальцію, кг:
Si ® SiO2 0,001 * 32 : 28 = 0,001
Са ® СаO 0,051 * 16 : 40 = 0,020
Всього: = 0,021
Утворюється оксидів з силікокальцію, кг:
SiO2 0,001 + 0,001 = 0,002
СаО 0,051 + 0,020 = 0,071
Всього: = 0,073
Витрати силікомарганцю для внесення потрібної кількості марганцю з враху-ванням угару марганцю 7 %, вуглецю 6%, кремнію 4%.
Повинно бути марганцю в сталі, кг:
(1,3 +1,7) : 2 = 1,5
Було марганцю в сталі на випуску плавки 0,050 кг.
Потрібно внести марганцю, кг:
1,500 – 0,040 = 1,460
Розраховуємо витрати силікомарганцю по недостачі марганцю, кг
Р SіMn = 1,460 : (0,74 * 0,93) = 2,121 кг.
Знизимо витрати силікомарганцю на 10% з врахуванням виходу придатного
Р SіMn = 2,121 * 0,90 = 1,909 кг.
Кількість хімічних елементів, які внесені в метал силікомарганцем, кг
С - 1,909 * 0,017 * 0,94 = 0,031
Si - 1,909 * 0,170 * 0,96 = 0,311
Mn - 1,909 * 0,740 * 0,93 = 1,314
S - 1,909 * 0,0003 * 1 = 0,0006
P - 1,909 * 0,005 * 1 = 0,0095
Fe - 1,909 * 0,0677 * 1 = 0,129
Всього: = 1,795
Окислилось хімічних елементів з силікомарганцю, кг:
С - 1,909 * 0,017 * 0,06 = 0,002
Si - 1,909 * 0,170 * 0,04 = 0,013
Mn - 1,909 * 0,740 * 0,07 = 0,099
Всього: = 0,114
Витрати кисню на окислення хімічних елементів з силікомарганцю, кг:
С ® СО 0,002 * 16 : 12 = 0,0027
Si ® SiO2 0,013 * 32 : 28 = 0,0149
Mn ® MnO 0,099 * 16 : 55 = 0,0288
Всього: = 0,0464
Утворюється оксидів з силікомарганцю, кг:
СО 0,002 + 0,0027 = 0,005
SiO2 0,013 + 0, 015 = 0,028
MnO 0,099 + 0,029 = 0,128
Всього: = 0,161
Визначаємо витрати феросиліцію для внесення кремнію в сталь.
В сталі повинно бути кремнію, кг:
(0,5 + 0,8) : 2 = 0,650
Потрібно внести кремнію з урахуванням його внесення силікокальцієм і силіко-марганцем, кг:
0,650 – (0,029 + 0,311) = 0,310
Розраховуємо витрати феросиліцію для внесення потрібної кількості крем-нію з врахуванням угару кремнію з феросиліцію 7%, вуглецю 6%, марганцю 5%, алюмінію 75%, хрому 70%.
Р FеSі = 0,310 : (0,45 * 0,93) = 0,741 кг.
Перерахуємо витрати феросиліцію на вихід придатного 90%:
Р FеSі = 0,741 * 0,90 = 0,670кг.
Кількість хімічних елементів, які внесені в метал феросиліцієм, кг:
С - 0,670 * 0,002 * 0,94 = 0,001
Si - 0,670 * 0,45 * 0,93 = 0,280
Mn - 0,670 * 0,006 * 0,95 = 0,004
Аl - 0,670 * 0,020 * 0,25 = 0,003
Сr - 0,670 * 0,005 * 0,30 = 0,001
S - 0,670 * 0,0003 = 0,0002
P - 0,670 * 0,003 = 0,002
Fe - 0,670 * 0,5163 = 0,346
Всього: = 0,637
Окислилось хімічних елементів з феросиліцію, кг:
С - 0,670 * 0,002 * 0,06 = 0,0001
Si - 0,670 * 0,450 * 0,07 = 0,0211
Mn - 0,670 * 0,006 * 0,06 = 0,0002
Аl - 0,670 * 0,020 * 0,75 = 0,010
Сr - 0,670 * 0,005 * 0,70 = 0,002
Всього: = 0,033
Витрати кисню на окислення хімічних елементів з феросиліцію, кг:
С ® СО 0,0001 * 16 : 12 = 0,0001
Si ® SiO2 0,021 * 32 : 28 = 0,024
Mn ® MnO 0,0002 * 16 : 55 = 0,00006
Аl ® Аl2O3 0,010 * 48 : 54 = 0,009
Сr ® Сr 2O3 0,002 * 48 : 104 = 0,0009
Всього: = 0,034
Утворюється оксидів з феросиліцію, кг:
СО 0,0001 + 0,0001 = 0,0002
SiO2 0,021 + 0,024 = 0,045
MnO 0,0002 + 0,0009 = 0,0011
Аl2O3 0,010 + 0,009 = 0,019
Сr 2O3 0,002 + 0,0009 = 0,0029
Всього: = 0,067
Визначаємо витрати вапна для утворення нового основного шлаку з метою захисту футерівки від реакційної дії кремнезему, який утворився з головних кремнійутримуючих матеріалів: силікокальцію, силікомарганцю, феросиліцію.
Основність нового шлаку Ош = СаО : SiO2 = 3,0
СаО від силікокальцію = 0,071.
SiO2 від десульфуратора і розкислювачів = 0,002 + 0,028 + 0,045 = 0,075
Зі
співвіднотношення Ош=
= 3,0 визначаємо:
(0,071 + 0,850х) : (0,075 + 0,035х) = 3,0
0,071 + 0,850 х = 3,0 (0,075 + 0,035 х).
0,071 + 0,850 х = 0,225 + 0,105 х
0,850 х - 0,105Хх= 0,225 - 0,071.
0,745 х = 0,154.
х = 0,207 кг,
Т.ч. для коректування шлаку у період доводки присаджуємо вапна 2,07 кг/т. Використовуємо суміш вапна і плавикового шпату 5 : 1 1,656кг/т і 0,414 кг/т
Визначаємо кількість хімічних елементів, які внесені в метал алюмінієм, кг:
Аl - 0,070 * 0,997 * 0,25 = 0,0174
Визначаємо кількість окислених хімічних елементів з алюмінію, кг
Аl - 0,070 * 0,997 * 0,75 = 0,0523
Витрати кисню на окислення хімічних елементів з алюмінію, кг:
Аl ® Аl2O3 0,052 * 48 : 54 = 0,047
Утворюється оксидів алюмінію, кг:
Аl2O3 0,052 + 0,047 = 0,099
Кінцеве розкислення виконуємо феротитаном FеТі ФТІ 25 за нормами для сталі марки 09Г2С згідно ТІ 226 з витратами 0,140 кг/100кг.
Кількість хімічних елементів, які внесені в метал феротитаном, кг
С - 0,140 * 0,010 * 0,96 = 0,0013
Si - 0,140 * 0,175 * 0,96 = 0,0235
Ті - 0,140 * 0,250 * 0,62 = 0,0217
Аl - 0,140 * 0,150 * 0,25 = 0,005
S - 0,140 * 0,0008 * 1 = 0,0001
Р - 0,140 * 0,0008 * 1 = 0,0001
Fe - 0,140 * 0,4134 * 1 = 0,058
Всього: = 0,1097
Окислилось хімічних елементів з феротитану, кг
С - 0,140 * 0,010 * 0,04 = 0,00006
Si - 0,140 * 0,175 * 0,04 = 0,00098
Ті - 0,140 * 0,250 * 0,38 = 0,0133
Аl - 0,140 * 0,150 * 0,75 = 0,01575
Всього: = 0,0301
Витрати кисню на окислення хімічних елементів з феротитану, кг:
С ® СО 0,00006 * 16 : 12 = 0,00008
Si ® SiO2 0,00098 * 32 : 28 = 0,0011
Ті ® ТіO2 0,0133 * 32 : 48 = 0,0089
Аl ® Аl2O3 0,01575 * 48 : 54 = 0,014
Всього: = 0,024
Утворюється оксидів з феротитану, кг:
СО 0,00006 + 0,00008 = 0,00014
SiO2 0,00098 + 0,0011 = 0,0021
ТіO2 0,0133 + 0,0089 = 0,022
Аl2O3 0,01575 + 0,014 = 0,02975
Всього: = 0,054
Визначимо кількість кисню, який поступає в метал при випуску плавки і внесенні всіх матеріалів, і який витрачений на окислення елементів з них з ураху-ванням, що на випуску плавки в металі було розчиненого кисню 0,006 кг і оста-точний зміст кисню у розкисленій сталі складає 0,003кг.
Мкисню з атм. = 0,021 + 0,046 + 0,034 + 0,047 + 0,024 – (0,006 - 0,003) = 0,169 кг.
Переходить з розкислювачів і легуючих матеріалів в сталь, кг:
0,100+1,909+0,670+0,070+0,140+0,169–0,073-0,023–0,161-0,067-0,099-0,054= 2,581
де: 0,100 - маса внесеного силікокальцію;
1,909 - маса внесеного силікомарганецю;
0,670 - маса внесеного феросиліцію;
0,070 - маса внесеного алюмінію;
0,140 - маса внесеного феротитану;
0,169 - маса внесеного кисню з атмосфери;
0,073 - маса оксидів з силікокальцію;
0,023 - маса сульфідів з силікокальцію;
0,161 - маса оксидів з силікомарганцю;
0,067 - маса оксидів з феросиліцію,
0,099 - маса оксидів з алюмінію;
0,054 - маса оксидів з феротитану;
Вихід сталі після розкислення, кг:
92,846 + 2,581 = 95,427
Вихід шлаку після розкислення, кг:
сліди + 0,207 + 0,073 + 0,023 + 0,156 + 0,067 + 0,099 + 0,054 = 0,679
Втрати металу в новому покривному шлаку складають 2,5%, кг:
0,679 * 2,5 : 100 = 0,017
Вихід сталі з врахуванням втрат у новому шлаку на УКП і при навуглецюванні від електродів складає, кг: 95,427 – 0,017 + 0,020 = 95,430
Вихід шлаку зі врахуванням переходу корольків заліза в шлак, кг:
0,679 + 0,017 = 0,696
Вихід газу СО при розкисленні, кг: = 0,005
Матеріальний баланс плавки після розкислення приведений у таблиці 10.
Таблиця 10. Матеріальний баланс плавки після розкислення
|
Поступило |
кг |
Отримано |
кг |
|
Сталі до раскислення |
92,846 |
Сталі після розкислення |
95,430 |
|
Шлаку до раскислення |
сліди |
Шлаку після розкислення |
0,696 |
|
Силікокальцію |
0,100 |
Оксиду вуглецю |
0,005 |
|
Силікомарганцю |
1,909 |
|
|
|
Феросиліцію |
0,670 |
|
|
|
Алюмінію |
0,070 |
|
|
|
Феротитану |
0,140 |
|
|
|
Шлакоутворюючих |
0,207 |
|
|
|
Кисню з атмосфери |
0,169 |
|
|
|
Вуглецю від електродів |
0,020 |
|
|
|
Всього: |
96,131 |
|
96,131 |
Нев’язання: 0
Хімічний склад сталі після розкислення приведений у таблиці 11.
Таблица 11. Хімічний склад кінцевої сталі, кг, %.
|
Джерело |
С |
Si |
Mn |
S |
P |
Аl |
Сr |
Са |
Ti |
О2 |
Fe |
Всього |
|
Сталь до раскис- лення |
0,040 |
- |
0,040 |
0,012 |
0,017 |
- |
- |
- |
- |
відрах |
92,731 |
92,840 |
|
Силікокальцій |
- |
0,029 |
- |
-0,010 |
- |
- |
- |
0,006 |
- |
- |
- |
0,025 |
|
Силікомарганець |
0,031 |
0,311 |
1,314 |
0,0006 |
0,0095 |
- |
- |
- |
- |
- |
0,129 |
1,795 |
|
Феросиліцій |
0,001 |
0,280 |
0,004 |
0,0002 |
0,002 |
0,003 |
0,001 |
- |
- |
- |
0,346 |
0,637 |
|
Алюміній |
- |
- |
- |
- |
- |
0,017 |
- |
- |
- |
- |
- |
0,017 |
|
Феротитан |
0,0013 |
0,023 |
- |
0,0001 |
0,0001 |
0,005 |
- |
- |
0,0217 |
- |
0,058 |
0,110 |
|
Навуглецювання від електродів |
0,020 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
0,020 |
|
Втрати в шлаці |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
-0,017 |
-0,017 |
|
Остат. кисень |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
0,003 |
- |
0,003 |
|
Всього, кг |
0,0933 |
0,643 |
1,358 |
0,003 |
0,0286 |
0,025 |
0,001 |
0,006 |
0,0217 |
0,003 |
93,247 |
95,430 |
|
Всього, % |
0,098 |
0,674 |
1,423 |
0,003 |
0,030 |
0,026 |
0,001 |
0,006 |
0,023 |
0,003 |
97,713 |
100,0 |
Нев’язання: маса сталі після розкислення і за хімічним складом = 0
Примітка: в сталі до розкислення відрахований розчинений в металі кисень
хМ сталі до раск. = М металу до розк. – М розчин. кисню = 92,846 - 0,006 = 92,840
Висновок: виплавлена сталь відповідає хімічному складу марки 09Г2С зі значним зниженням змісту сірки до 0,003%.
Практична робота № 20
Тема: Розрахунок зневуглецювання сталі марки ІF спецзаказ на вакууматорі.
Мета: Відпрацювання методики розрахунку зневуглецювання сталі при
вакуумній обробці сталі
Теоретична частина
Розкислення, легування і зневуглецювання сталі проводиться в вакууматорі після додаткового нагрівання металу на устрою ківш-піч зі врахуванням втрат температури при наведенні нового покривного шлаку, вакуумуванні, завантаженні розкислювачів і легуючих, продувки аргоном в ковші-печі і вакууматорі.
При випуску плавки з конвертера повністю відсікається шлак і наводиться новий високоосновний покривний шлак для захисту металу від проникнення газів з атмосфери, футерівки від дії агресивного кремнезему, прийняття в себе продуктів розкислення, десульфурації, інших неметалевих включень.
Однією з головних задач вакуумування є глибоке зневуглецювання сталі, при якому випалення вуглецю забезпечується як за рахунок розчиненого в металі кисню, так і вдуванням кисню в метал в процесі вакуумування через невелику кисневу фурму.
Кількість кисню повинна бути строго розрахункова щоб не було зайвого угару хімічних елементів і не остався в металі зайвий кисень, т.ч. необхідно забезпечити водночас і зневуглецювання, і глибоке розкислення сталі зі врахуванням вмісту кисню в сталі перед вакуумною обробкою.
Розрахунок знеувуглецювання проводиться після визначення вмісту вуглецю в сталі зі врахуванням введення розкислювачів і легуючих матеріалів.
Примітки: у даному розрахунку зневуглецювання розраховується без врахування внесення вуглецю розкислювачами і легуючими матеріалами.
Практична частина
Для виконання розрахунку приводимо вихідні дані сталі кінцевої і на випуску плавки зі вказанням недостаючої кількості хімічних елементів.
Таблиця . Хімічний склад кінцевої сталі і перед зневуглецюванням у вакууматорі.
|
Найменування |
Хімічний склад, % |
|||||||
|
С |
Mn |
Si |
S |
P |
Сu |
Аl |
Ті |
|
|
не більше |
||||||||
|
Сталь кінцева |
н.б. 0,002 |
0,08-0,15 |
0,020 |
0,003 |
0,008 |
0,15 |
0,02-0,04 |
0,04-0,06 |
|
Сталь на випуску плавки |
0,030 |
0,020 |
сліди |
0,0055 |
0,0064 |
- |
сліди |
- |
|
Потрібно внести |
понизити до 0,001 |
0,095 |
- |
- |
- |
- |
0,03 |
0,05 |
При нагріванні наведеного покривного основного шлаку у металу в стальковші здійснюється навуглецювання металу від електродів на 0,020%.
При цьому вміст вуглецю в металі становиться, кг:
0,030 + 0,020 = 0,050
При вакуумированні окислення вуглецю проходить по реакції:
FeO + C = Fe + CO
При цьому вміст вуглецю в металі повинен понизитись з 0,050 % до 0,001 кг.
Окисляється вуглецю, кг:
0,050 – 0,001 = 0,049
На окислення вуглецю до оксиду вуглецю СО потребується кисню, кг:
0,049 * 16 : 12 = 0,065
При цьому утворюється оксиду вуглецю, кг:
0,049 + 0,065 = 0,114
Визначаємо кількість кисню, потрібного для зневуглецювання сталі в вакууматорі з відчисленням розчиненого в металі кисню (приймемо 0,006кг) без остаточного кисню в вакуумованій сталі 0,001 кг:
Мкисн. з атм. = 0,065 - (0,006 - 0,001) = 0,060
Цей кисень потрібно внести в метал для зневуглецювання сталі в вакууматорі кисневою фурмою (можливо внесенням окалини, але вона містить водень і масло).
Визначаємо об’ємну витрату технічного кисню:
Мкисн. = 0,060 * 22,4 : (32 * 0,997 * 0,95) = 0,044 м3/ 100кг сталі
У розрахунку на ківш:
0,044 * 2500 = 110 м3
При інтенсивності продувки 30 м3/хв тривалість продувки складе:
110м3 : 30м3/хв. = 3,67 хв.
Процес вакуумування здійснюється з одночасною продувкою сталі аргоном через шиберний затвор с витратами аргону 30м3/хв і тривалістю обробки 20 хвилин.
Примітки: При виконанні розрахунку з розкисленням і легуванням також потрібно враховувати витрати кисню на угар хімічних елементів з розкислювачів і легуючих матеріалів
Теоретична частина
Розкислення, легування і зневуглецювання сталі проводиться в вакууматорі після додаткового нагрівання металу на устрою ківш-піч зі врахуванням втрат температури при наведенні нового покривного шлаку, вакуумуванні, завантаженні розкислювачів і легуючих, продувки аргоном в ковші-печі і вакууматорі.
При випуску плавки з конвертера повністю відсікається шлак і наводиться новий високоосновний покривний шлак для захисту металу від проникнення газів з атмосфери, футерівки від дії агресивного кремнезему, прийняття в себе продуктів розкислення, десульфурації, інших неметалевих включень.
Однією з головних задач вакуумування є глибоке зневуглецювання сталі, при якому випалення вуглецю забезпечується як за рахунок розчиненого в металі кисню, так і вдуванням кисню в метал в процесі вакуумування через невелику кисневу фурму.
Кількість кисню повинна бути строго розрахункова щоб не було зайвого угару хімічних елементів і не остався в металі зайвий кисень, т.ч. необхідно забезпечити водночас і зневуглецювання, і глибоке розкислення сталі зі врахуванням вмісту кисню в сталі перед вакуумною обробкою.
Розрахунок знеувуглецювання проводиться після визначення вмісту вуглецю в сталі зі врахуванням введення розкислювачів і легуючих матеріалів.
Примітки: у даному розрахунку зневуглецювання розраховується без врахування внесення вуглецю розкислювачами і легуючими матеріалами.