Курсовая с практикой на тему Сталь ВКСт. 7 сп. Ёмкость конвертера 160тонн. Особенности разливки в конвертерных цехах.

Содержание:

ВВЕДЕНИЕ 2
ГЛАВА 1. СОВРЕМЕННЫЕ ТЕНДЕНЦИИ РАЗЛИВКИ КОНВЕРТЕРНОЙ СТАЛИ НА МНЛЗ 3
1.1 Оптимизация технологии обработки стали в промковше 3
1.2 Предотвращение зарастание погружаемых стаканов 6
ГЛАВА 2. ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ. РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ ВЫПЛАВКИ СТАЛИ В КИСЛОРОДНОМ КОНВЕРТЕРЕ ЕМКОСТЬЮ 160 ТОНН 11
2.1 Задание на выполнение расчета плавки стали в конверторе с верхней подачей дутья 11
2.2 Определение параметров плавки в конце продувки 11
2.3 Определение расхода лома на плавку 12
2.4 Расчет окисления примесей металлической шихты 13
2.5 Расчет количества и состава шлака 15
2.6. Расчет расхода дутья 18
2.7 Расчет выхода жидкой стали перед раскислением и составление материального баланса плавки 19
2.8 Составление теплового баланса плавки и определение температуры металла 20
2.9 Расчет раскисления и ее химического состава 21
2.10 Расчет расхода материалов на всю плавку и выхода продуктов плавки 23
2.11 Определение удельной интенсивности продувки, продолжительности плавки и производительности агрегата 24
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 25
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ И ЛИТЕРАТУРЫ 26

Введение:

Актуальность работы. 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.
Современный кислородно-конвертерный цех представляет собой сложный и оснащенный разнообразным оборудованием комплекс взаимосвязанных зданий и сооружений, в котором осуществляют хранение запаса шихтовых материалов, подачу и загрузку их в конвертер, выплавку и разливку стали, уборку продуктов плавки. Цех включает ряд основных производственных и вспомогательных отделений, расположенных либо в отдельных зданиях, либо в пролетах одного здания.
Работа современных вновь сооружаемых и реконструируемых цехов характеризуется применением сталеплавильных агрегатов большой единичной мощности; интенсификацией процесса выплавки стали, преимущественным применением непрерывной разливки стали; высоким уровнем механизации производственных процессов; автоматизацией управления цехом и отдельными производственными процессами, и участками; применением улавливающих и очистных устройств, предотвращающих загрязнение окружающей среды. В последние годы расширяется применение различных способов внепечной обработки и рафинирования жидкой стали. Сталеплавильные агрегаты все чаще начинают использовать лишь для расплавления металла, его нагрева до требуемой температуры и окисления углерода в металле до заданных пределов; доведение же состава металла до заданного по прочим элементам, раскисление и рафинирование от вредных примесей переносятся в ковш.
Различия цехов обусловлены прежде всего изменением объёма производства, сортаментом выплавляемой стали, особенностями генерального плана завода. Предпринимавшийся в стране и за рубежом попытки повторного применения разработанных проектов цехов из-за техноценологических ограничений не увенчались успехом. Хотя все цехи в мире строились по индивидуальным проектам, изучение результатов строительства и эксплуатации позволяет выявить некоторые закономерности, общие для большинства известных объектов.
Состав цеха, число и тип входящих в него отделений и зданий зависят от типа сталеплавильного процесса, от принятого способа разливки стали и от того, сблокированы отделения друг с другом или нет. При выборе числа отделений и зданий учитывают, что цех целесообразно проектировать в соответствии с принципом поточного производства, вынося отдельные операции и элементы технологического процесса в специализированные отделения, в которых благодаря выполнению однотипных работ обеспечивается высокая производительность труда.
При этом также учитывают, что расположение специализированных отделений в отдельных зданиях обеспечивает улучшение условий труда в связи с отсутствием во многих отделениях вредностей, связанных с наличием жидкого металла и работой плавильных агрегатов, а также в связи с улучшением аэрации отдельно стоящих зданий.
Целью данной работы является изучения особенностей разливки стали в конвертерном цехе и проведение расчета параметров плавки.
Предметом исследование данной работы является технология черного металлургического производства.
Объектом исследования является конвертерный цех.
В ходе выполнения работы будут решены следующие задачи: рассмотрен теоретический вопрос особенностей технологии разливки стили, проведен расчет параметров конвертерной плавки.

Заключение:

Современное производство стали в металлургии диктуется непрерывным ужесточением требований к качеству металла. Наряду со снижением уровня содержания вредных примесей (сера, фосфор, газы, цветные металлы) все большее внимание уделяется степени чистоты стали по неметаллическим включениям (НВ), которая влияет на анизотропию свойств, порог хладноломкости, свариваемость, склонность к старению и т.д.
Конвертерное производство обладает наибольшим потенциалом в сталеплавильном секторе благодаря надежности и высокой экономичности. Повышение спроса на сталь в сочетании с ужесточением требований к качеству продукции, производительности и степени готовности оборудования требуют постоянного совершенствования технологий производства конвертерных сталей.
Современная МНЛЗ представляет собой высокотехнологичный агрегат, позволяющий практически полностью защитить металл от вторичного окисления посредством применения высококачественных изостатически прессуемых огнеупоров (защитная труба, погружной стакан и пр.), обеспечить оптимальные режимы качания (за счет использования гидропривода) и автоматическое поддержание уровня металла в кристаллизаторе, осуществлять автоматическое предотвращение прорывов металла, улучшать качество внутренней структуры заготовки посредством наложения на жидкую фазу электромагнитного поля и «мягкого» обжатия заготовки с жидкой сердцевиной и пр.
В целом же к началу XXI века в качественном и количественном аспектах произошло практически полное насыщение металлургических предприятий мира различного рода МНЛЗ и соответствующим технологическим обеспечением. Одним из определяющих направлений в части развития концепции непрерывной разливки стали стало сокращение объемов инвестиций и срока их окупаемости, как при строительстве новых цехов, так и при реконструкции уже существующих [2]. При этом особое внимание уделяется уменьшению удельных затрат на производство металлопродукции. Ведущие мировые производители оборудования для непрерывной разливки достигли высочайших показателей для классических МНЛЗ (разливка сляба, блюма, круга, сортовой заготовки) и сконцентрировали основное свое внимание на альтернативных концепциях по созданию литейно-прокатных агрегатов для получения плоской продукции. Развитие технологий и конструкций машин для непрерывной разливки стали будет происходить в части создания высокоэффективных производственных модулей, которые приобретут гибкую технологическую связь при совмещении процессов выплавки стали, ее разливки и последующей прокатки заготовки [3].
Непрерывная разливка стали является важнейшим технологическим этапом в производстве металлопродукции, поскольку она обеспечивает перевод стали из жидкого состояния в твердое с приданием ей определенной геометрической формы. Кроме этого условия охлаждения и затвердение стали во время непрерывной разливки в значительной мере предопределяют высокое качество металлопродукции в сравнении с консервативной системой разливки в слитки.
Использование непрерывной разливки в сталеплавильном производстве способствует экономии капиталовложений в связи с исключением затрат на парк изложниц, сооружение цеха подготовки составов, стрипперного отделения, обжимных станов, а также обеспечивает значительную экономию металла вследствие уменьшения обрези, экономию энергии, которая тратилась на подогрев слитков в нагревательных колодцах, позволяет снизить экологическую нагрузку на атмосферу, повысить качество металлопродукции, автоматизировать процесс литья и улучшить условия работы обслуживающего персонала.
Конструктивные решения, используемые при создании машин непрерывной разливки, содержат в себе знания из целого ряда дисциплин в области металлургии, материаловедения, теории затвердения, электротехники, гидродинамики, теплофизики, теории измерений и автоматических систем управления и др. Такой комплексный подход не имеет аналогов при создании высокоэффективных агрегатов и машин для технологических схем производства чугуна и стали.
Технологический процесс и машины непрерывной разливки стали постоянно развиваются и совершенствуются, что расширяет сферу их применения и создает предпосылки для трансформации сталеплавильного передела в целом. Уровень эффективности использования технологий непрерывной разливки стали учитывается при создании новых производств и модернизации действующих. В свою очередь это стимулирует дальнейшее развитие конструкций машин непрерывной разливки стали, обеспечивая большую привлекательность их дизайна и конкурентоспособность [4].
Несмотря на некоторые незначительные отличия, основные технологические и конструктивные особенности МНЛЗ довольно хорошо изучены и разработаны. Дальнейшее их развитие и совершенствование достигается за счет обеспечения высокой гибкости и функциональности машин непрерывного литья заготовок (МНЛЗ), включая совмещение процессов литья и прокатки.

Фрагмент текста работы:

ГЛАВА 1. СОВРЕМЕННЫЕ ТЕНДЕНЦИИ РАЗЛИВКИ КОНВЕРТЕРНОЙ СТАЛИ НА МНЛЗ
1.1 Оптимизация технологии обработки стали в промковше

Жидкая сталь подается к МНЛЗ с помощью сталеразливочных ковшей. Учитывая дискретный способ подачи, стали к МНЛЗ, для обеспечения непрерывного процесса литья используется система технологических переливов металла, которая обеспечивает дозирование стали в течение всего цикла работы МНЛЗ. Общая схема движения металла на участке «сталеразливочный ковш» — «кристаллизатор МНЛЗ» представлена на рис.1.
Важнейшим функциональным и технологическим элементом является промежуточный ковш, так как благодаря ему в значительной степени определяет устойчивость и стабильность процесса разливки в целом.
Промковш предназначен для приема из сталеразливочного ковша жидкого металла, сохранения его с минимальными тепловыми потерями и распределения его по отдельным ручьям машины со сравнительно одинаковым ферростатическим давлением в ходе разливки при одновременном обеспечении предотвращения вторичного окисления расплавленного металла и загрязнения его неметаллическими включениями, а также попадания шлака в кристаллизатор. Кроме того, промковш выполняет функции усреднения металла по химическому составу, температуре и повышению качества заготовки.

Рисунок 1. Общая схема движения металла: 1 — сталеразливочный ковш; 2 – жидкий металл; 3 – промковш; 4 – защитная труба; 5 – стопор-моноблок; 6 – стакан-дозатор; 7 – погружной стакан; 8 кристаллизатор; 9 — заготовка
Промковш является последней емкостью, которая футерована огнеупорами на пути стали от сталеплавильного агрегата к кристаллизатору. В связи с этим конструкция промковша оказывает значительное влияние на качество литого металла, его дальнейший передел и выход годного.
Жидкий металл, который поступает из сталеразливочного ковша в промковш, должен по возможности иметь минимальные потери тепла на этом участке движения и минимально контактировать со шлаком промковша и воздухом. Помимо этого, в промковше должны быть созданы благоприятные условия для всплытия неметаллических включений в шлак при условии предотвращения дополнительного загрязнения стали неметаллическими включениями, попадающими в нее при разрушении футеровки промковша.
Для того чтобы снижение температуры металла было незначительным, в частности, в начале разливки, путь стали в промковше должен быть как можно короче. Днище и стенки промежуточного ковша должны иметь ровные поверхности, чтобы не препятствовать движению потока стали. Выступающие углы футеровки, кроме того, подвергаются большему износу, сокращают таким образом срок службы промежуточного ковша и затрудняют удаление настылей из промежуточного ковша. Внешняя форма промковша должна позволять свободное наблюдение за уровнем жидкого металла в кристаллизаторе. Вместе с тем, для многоручьевых МНЛЗ проблема снижения разности между температурой стали для крайних и средних ручьев остается, по-прежнему, достаточно серьезной технологической проблемой, решение которой требует применения специальных приемов.
В практике непрерывной разливки стали следует, например, отметить стремление использовать два асимметричных промежуточных ковша при разливке стали на 8-ми ручьевых МНЛЗ, что уменьшает число прорывов при разливке сортовой заготовки [3].
Вышеперечисленным требованиям для многоручьевых МНЛЗ в наибольшей степени удовлетворяет промежуточный ковш, форма которого представляет собой удлиненный прямоугольник с некоторым увеличением сечения в зоне металлоприемника. При этом длина промковша может варьироваться в довольно широких пределах в зависимости от конструкции МНЛЗ, числа ручьев и расстояния между ручьями. Определенные специальные мероприятия по распределению металла между ручьями целесообразно предусматривать при нечетном их количестве [7].
Существуют различные версии композиционного состава этих смесей, которые отличаются незначительными добавками других растительных отходов (например, зола подсолнечниковой лузги и т.п.). Однако наилучшие результаты показывает именно чистая зола рисовой шелухи. При контакте с жидкой сталью оно быстро формирует жидкую пленку, которая резко уменьшает поглощение кислорода и азота жидкой сталью. В то же время — это покрытие поглощает неметаллические включения (оксиды алюминия), находящиеся в жидкой стали, препятствуя образованию настылей в промежуточных ковшах.
Для обеспечения максимального ассимилирующего эффекта на ряде металлургических заводов Германии и Японии используется комбинированное защитное покрытие типа «сэндвич». С этой целью поверхность металла в промковше сначала покрывают гранулированным материалом на основе чистого магнезита, а поверх него насыпают слой обожженной рисовой шелухи, которая выполняет функцию теплоизоляции.
Как показывает практика, такое защитное покрытие обеспечивает максимальную эффективность рафинирования стали от неметаллических включений. Вместе с тем, учитывая высокую стоимость такого комбинированного покрытия, его, видимо, следует рекомендовать при разливке высококачественных марок стали.
Величина температуры стали в промковше влияет на производительность МНЛЗ и качество получаемых заготовок. При малом перегреве возможно «замораживание» и преждевременное прекращение разливки. При высокой температуре приходится снижать скорость разливки во избежание прорыва корочки слитка, что приводит к снижению выхода годного металла. Каждой марке стали обычно соответствует некоторый оптимальный диапазон температур перегрева над температурой ликвидус, при которых достигается самая высокая производительность МНЛЗ и наилучшее качество продукции.
В последние 10-15 лет полностью оформилась тенденция обработки стали в промковше порошковыми проволоками [5]. Обычно, таким образом, в сталь вводят алюминий, титан, кальций и пр. С точки зрения эффективности воздействия на металл такая обработка представляется достаточно перспективным технологическим приемом, поскольку воздействие на металл оказывается непосредственно перед его попаданием в кристаллизатор.
Технология обработки стали порошковой проволокой в промежуточном ковше имеет определенные отличия от аналогичного варианта технологии для сталеразливочного ковша. Это, в первую очередь, следует отнести к специфике разливки металла на МНЛЗ:
 небольшая глубина металла в промковше в сравнении со сталеразливочным ковшом;
 ограниченное время пребывания стали в промковше, что лимитирует условия обработки и степень усвоения вводимого материала;
 проточный характер движения стали в промковше с явно выраженными зонами конвективных течений и застойными зонами;
 непрерывность процесса нахождения металла в промковше в течение 10-15 часов и более.
В соответствии с вышеизложенным, для реализации технологии введения проволоки в промковш необходимо иметь рекомендации по оптимальному диаметру проволоки, толщине стальной оболочки и скорости ее ввода в металл.
Проведенные многочисленные исследования позволили установить, что существует оптимальный интервал скорости ввода порошковых проволок в зону стопора промковша (0,3–0,8 м/с). При скорости ввода порошковой проволоки, лежащей в указанном интервале, не наблюдается пироэффекта и газо- пылевыделений, а также не снижается качество поверхности непрерывнолитой заготовки.
Дальнейшее повышение чистоты непосредственно в процессе непрерывной разливки, видимо, может быть достигнуто при применении методов вакуумной обработки стали в промковше. В этом случае достигается уменьшение скорости зарастания погружных стаканов оксидами, а необходимость рафинирующей продувки стали аргоном через стопор-моноблок или шиберный затвор отпадает. Концептуально метод порционного вакуумирования стали в промковше, разработанный фирмой «British Steel», позволяет в определенной степени обеспечивать рафинирование металла, а также регулировать расход вытекающей стали путем изменения ее уровня в специальной камере промковша, перекрываемой стопором-моноблоком.
Одним из крайне важных элементов, обеспечивающих эффективное функционирование промковша, является футеровка его стен и днища. При эксплуатации футеровки промковша происходит ее длительный контакт с металлом в течение всей разливки. В настоящее время эта длительность может составить 17 — 18 часов и более при разливке стали длинными сериями.
Характерной особенностью работы промковша является удаление слоя футеровки, контактирующего с металлом, вместе с остатком металла и настылей после завершения каждой разливки. Соответственно, для подготовки промковша к эксплуатации всякий раз требуется изготовление нового слоя футеровки, контактирующего с металлом. Современный способ подготовки промковшей к эксплуатации предполагает нанесение специального торкрет–покрытия на рабочий слой футеровки.
Обычно в качестве торкрет-массы используется смесь на основе магнезита (MgO = 88%; SiO2: <5,0%; Fe2O3: <1,5%; Al2O3: <1,50%), в которой также имеются специальные добавки, обеспечивающие повышенные механические и теплоизоляционные свойства. Гранулометрический состав такой смеси колеблется в пределах 0,1-1,0 мм.
Весьма важным показателем для оценки работы промковша является поведение в нем стали. Как правило, управление процессом движения стали в промковше осуществляется с помощью специальных порогов, разделительных стенок и препятствий, а также определенной конструкции металлоприемника (рис. 2).