ispr_01_-_Syryevye_materialy_dlya_MP_rus
.doc
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/дм3. Брикеты не менее 1 кг при плотности не менее 4,5кт/дм3 |
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.