Курсовая с практикой на тему Производство стали 09Г2С

Содержание:

ВВЕДЕНИЕ 2
ГЛАВА 1. ТЕОРИТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ. СОВРЕМЕННЫЙ ОПЫТ ПРИМЕНЕНИЯ ИННОВАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ И РАЗЛИВКЕ СТАЛИ 3
1.1 Оптимизация технологии обработки стали в промковше 3
1.2 Анализ дефектов непрерывнолитых заготовок на примере стали марки 09Г2С 7
ГЛАВА 2. РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ. РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ ПЛАВКИ И МАТЕРИАЛЬНОГО БАЛАНСА МАРКИ СТАЛИ 09Г2С В ДСП САТКОЙ В 100 ТОНН 15
2.1 Расчет параметров плавки и шихты 15
2.2 Материальный баланс плавки 16
2.3 Расчет параметров окисления примесей 24
2.4 Расчет параметров внепечной обработки на установке ковш печь и VD-OB обработки 29
2.5 Суммарный материальный и тепловой баланс плавки ДСП 32
ВЫВОД 34
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 35

Введение:

Актуальность темы работы. Вторая половина XX в., уже с первых лет, ознаменовалась коренным изменением структуры и технологии сталеплавильного производства, существовавших в течение всей первой половины этого столетия. Началось это изменение в 1952 г., когда в Линце (Австрия) был осуществлен первый кислородно-конвертерный процесс – процесс LD (LinzDüssenstahl – нем.). К этому времени примерно 75 % мирового производства стали приходилось на мартеновский процесс, 10 % – на плавку в дуговых электрических печах (ДСП) и 15 % на конвертерные процессы – томасовский и бессемеровский. В США и СССР, в то время главных производителей стали, на долю мартеновского процесса приходилось 85–88 % ее производства. Значительно развито было томасовское производство в ФРГ (44 % всей стали), Франции (более 60 %) и других странах западной Европы, где используются высокофосфористые чугуны (P 1,4–2,2 %).
Успешному развитию производства стали в дуговых печах способствовали коренные изменения мощности печного трансформатора, конструкций дуговых печей и технологии плавки, которые произошли в начале 60-х годов и затем быстро распространились. Мощность печного трансформатора увеличилась с бывших к тому времени 200– 250 кВ·А/т до 500–600, а затем до 800–1000 кВ·А/т. В сверхмощных ДСП в значительной части стен и свода футеровка заменена водоохлаждаемыми панелями. Ввиду того, что мощность трансформатора в полной мере используется лишь при плавлении и интенсивном кипении ванны в окислительный период, от восстановительного периода отказались. Рафинирование стали перенесли в ковш.
В результате этих мероприятий продолжительность плавки, например, в ДСП емкостью 100 т, сократилась с 4–5 ч до 50–60 мин. Расход электроэнергии уменьшился с 650–700 до 300–400 кВт·ч/т. Плавка стали в дуговых печах получила ряд преимуществ по сравнению с плавкой в мартеновских печах: более высокая производительность, меньше капитальные затраты и расходы на проведение процесса.
Стало экономически выгодным производство в дуговых печах рядовой углеродистой стали. Существенное повышение технико-экономических показателей электросталеплавильного производств явилось, в значительной мере, следствием применения и интенсивного развития с начала 60-х годов внепечной обработки, которая стала непременной частью современной металлургии стали. Применение внепечной обработки привело к тому, что дуговая печь превратились в агрегаты, предназначенные лишь для получения жидкого полупродукта, имеющего заданное, не всегда в узких пределах, содержание углерода, определенную минимально допустимую температуру и обычно ограниченное содержание фосфора.
Целью данной работы является расчет параметров материального баланса и шихты плавки ДСП емкость 100 тонн на примере стали марки 09Г2С.
В ходе выполнения данной работы будут рассмотрены теоретические особенности современных методов производства стали и будет произведен расчет ключевых параметров плавки.

Заключение:

На сегодняшний день чистота стали не определяется количеством в ней серы, фосфора, водорода. Неметаллические включения, понятие чистоты — является относительным и определяется применением стали. Сталь рассматривается, как композиционный материал, состоящий из стальной матрицы и неметаллических включений и чаще всего важнее размер, состав, форма, распределение включений, чем их количество. В сталях, обрабатываемых кальцийсодержащими материалами, образуется алюминаты кальция, которые имеют глобулярную форму и легко коагулируют, что способствует возрастанию скорости их всплывания. В процессе продувки и перемешивания их можно полностью удалить из расплава. Кальций является наиболее химически активным элементом по отношению к Fe в сравнении с Ti, Mn, Si, S, P, обогащение которым границ зерна вызывает межкристаллитное охрупчивание и определяет качество металла.
Кальций, адсорбируясь по границам зерен, предотвращает и нейтрализует действие вышеуказанных элементов, модифицируя форму соединений этих включений, значительно повышает чистоту стали по неметаллическим включениям, снижая зональную ликвацию.
В последние десятилетия основные усилия металлургов были направлены на дальнейшее совершенствование кислородно-конвертерного процесса производства стали. Главными векторами, стимулирующими в последнее время развитие системы производства, стали в конвертерах с применением кислорода, видимо, следует считать металлургические комплексы стран Европейского Экономического Союза и Китайской Народной Республики. Эволюция конвертерного производства характеризуется, прежде всего, сокращением количества плавильных агрегатов малой единичной мощности за счет введения в эксплуатацию более мощных агрегатов, обеспечивающих повышение производительности завода в целом.
При этом предпочтение отдается конвертерам вместимостью 200-250 т и более с комбинированной продувкой и ДСП емкостью 80-150 т, включающей вдувание аргона через днище. Совершенствование технологической системы производства стали в конвертерных цехах продолжает осуществляться за счет расширения десульфурации чугуна в ковшах, радикального повышения стойкости футеровки, использования эффективных систем отсечки шлака при сливе металла из конвертера, автоматизации процесса плавки, функционального расширения внепечной доводки стали (включая ее вакуумирование) и т.п.
В части непрерывной разливки стали предпочтение отдается высокофункциональным МНЛЗ и литейно-прокатным модулям. Вместе с тем современное производство стали в конвертерах с применением кислорода уже представляет собой весьма совершенную систему технологий, базирующихся на небольшом количестве технологических парадигм, которые используют весьма эффективные закономерности, большинство из которых полностью оформились в конце 20-го века и их потенциал практически полностью ограничивается действием физико-химических законов.
Соответственно дальнейший прогресс в ДСП производстве следует ожидать в части повышения эффективности совмещения технологий подготовки чугуна после выпуска из доменной печи, процессов выплавки в ДСП и ковшевой доводки стали, ее разливки на МНЛЗ и т.п.

Фрагмент текста работы:

ГЛАВА 1. ТЕОРИТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ. СОВРЕМЕННЫЙ ОПЫТ ПРИМЕНЕНИЯ ИННОВАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ И РАЗЛИВКЕ СТАЛИ
1.1 Оптимизация технологии обработки стали в промковше

Для снижения дефектов непрерывнолитой заготовки, связанных с неметаллическими включениями, необходимо совершенствовать технологию на всех участках производства стали: выплавки, внепечной обработки и непрерывной разливки.
Одним из элементов УНРС, влияющим на конечное содержание неметаллических включений, является промежуточный ковш.
Промежуточный ковш, изначально служивший распределительным устройством, по мере развития непрерывной разливки превратился в рафинировочный агрегат.
Имеются сведения о значительном количестве вариантов рафинировочных устройств промежуточных ковшей, однако простой механический перенос их на другие ковши без учета их конструктивных особенностей приводит в ряде случаев не к уменьшению, а к увеличению неметаллических включений и повышенному износу футеровки промежуточного ковша.
Значительное влияние на удаление включений оказывают гидродинамические явления, происходящие в металле на пути от сталеразливочного ковша до жидкой лунки слитка, в том числе в промежуточной емкости УНРС. Как показывает практика, повышение физической однородности непрерывно литых заготовок в значительной степени зависит от способа и ряда технологических факторов подвода металла в промежуточный ковш, а из него в кристаллизатор [4].
Промежуточные ковши современных МНЛЗ снабжены приспособлениями, позволяющими устранить влияние таких источников загрязнения, как вторичное окисление, эрозия огнеупоров, попадание частиц покрывного шлака в поток расплава и при этом обеспечить всплывание и поглащение неметаллических включений шлаком за счет правильной организации движения металла, исключающей появление застойных зон и укороченных путей, обеспечить использование дополнительных технологических приемов — продувки инертными газами, применения специальных крышек и покровных шлаков из специальных флюсов, регулирования температуры, проведение раскисления и микролегирование стали [4].
На современных установках сталь заливают в промежуточный ковш через удлиненный погружной стакан с поддувом инертного газа. С той же целью для уменьшения взаимодействия металла с воздухом, а также для теплоизоляции ковш накрывается крышкой, а на зеркало металла присаживают флюсы, из которых формируются шлаки умеренной основности, способные поглощать продукты раскисления и эффективно препятствовать насыщению стали газами [5].
На практике вводится система герметизации и газовой защиты в промежуточном ковше.
Для этой цели используют фибровые герметизирующие плиты, а для замещения воздуха в промежуточном ковше нагнетают аргон [6].
Активному удалению неметаллических включений способствуют правильный выбор наклона стенок ковша и расстановки перегородок, продувка металла аргоном через вращающиеся насадки для дробления газовой струи и эффективного перемешивания расплава, рациональное раскисление, в том числе экзотермическими ферросплавами, дающими жидкие продукты раскисления.
Особое внимание уделяют новому способу рафинирования металла за счет течения расплава через специальные отверстия в перегородках, устанавливаемых во внутренней полости промежуточного ковша [6].
В промежуточных ковшах повсеместно устанавливают пороги-стенки, перегородки, обеспечивающие лучшее очищение металла от неметаллических включений.
В качестве примера на рис. 1 приведена принципиальная схема промежуточного ковша многоручьевой МНЛЗ, предусматривающая наличие порогов-стенок (не полного профиля) между местом выхода металла на отбойник, через удлиненную трубу-стакан из сталеразливочного ковша в промежуточный ковш.

Рисунок 1 — Промежуточный ковш многоручьевой МНЛЗ.
На степень удаления неметаллических включений значительное влияние оказывает температура металла в промежуточном ковше. Показано, что существует оптимальная температура перегрева металла в промежуточном ковше, которая обеспечивает максимальное снижение неметаллических включений. Для поддержания оптимальной температуры металла на ряде зарубежных заводов используется технология подогрева металла в промежуточном ковше с внешним источником.
На заводе «Nucor Steel» в Норфолке в 15 т промежуточном ковше используется плазмотрон постоянного тока. На УНРС завода фирмы SOLLAC во Флоранже разливают 240т плавки с точной регулировкой температуры с плазменным подогревом. В настоящее время в мире работают около 15 установок нагрева стали в промежуточных ковшах УНРС [7]. Распространение подогрева стали в промковше ограничено по причине сложности оборудования плазменного подогрева, трудности его размещения на рабочей площадке действующих УНРС, необходимостью совмещения в одном агрегате двух достаточно сложных для управления процессов: непрерывной разливки и плазменного нагрева.

Рисунок 2 — Общий вид установки плазменного нагрева металла в промежуточном ковше: 1 — разливочный ковш, 2 — поток жидкой стали, 3 — плазмотрон, 4 — плазменная дуга, 5 — огнеупорная крышка, 6 — камера нагрева,7 — кристаллизатор.
Другим направлением рафинирования металла от неметаллических включений в промежуточном ковше является вакуумирование. На НЛМК в ККЦ-2 на УНРС № 5 и 6 длительное время эксплуатируется установка поточного вакуумирования стали, в которой струя металла перед попаданием в промежуточный ковш проходит через вакуумкамеру. Технология позволяет снизить количество неметаллических включений в слябах [8] (рис. 2).