Розрахунок киснево-конвертерної плавки

виправити

Зміст

Розрахунок плавки при переділі звичайних чавунів в кисневих конвертерах

1.1 Основні завдання, які вирішуються при виробництві сталі

Перспективи розвитку киснево-конвертерного виробництва.

Розрахунок плавки при переділі звичайного чавуну в кисневому конвертері

2.1 Вихідні дані

Матеріали з малозначних джерел, які беруть участь у плавці

2.3 Розрахунок загальної кількості утворюється шлаку

2.4 Максимально можлива витрата металевого брухту.

2.5 Фактичні витрати брухту з урахуванням додаткового охолоджувача.

2.6 Необхідний витрату вапна

2.7 Уточнення кількості шлаку

2.8 Попередній розрахунок кількості газу

2.9 Розрахунок виходу рідкого металу

2.10 Втрати металу з пилом (чад)

2.11 Залишковий вміст домішок в металі

2.12 Розрахунок кількостей видаляються домішок з металу

2.13 Витрата дуття і тривалості продувки

2.14 Маса металу в кінці продувки

2.15 Матеріальний баланс

2.16 Температура металу в кінці продувки

2.17 Розкислення металу

2.18 Маса і склад металу після розкислення.

2.19 Витрата металу на всю плавку

Список літератури

1 Розрахунок плавки при переділі звичайних чавунів в кисневих

конвертерах

Основні завдання, які вирішуються при виробництві сталі

Метою плавки є отримання заданої маси рідкої сталі з необхідним хімічним складом і температурою при мінімальних витратах матеріально-сировинних, паливно-енергетичних і трудових ресурсів.

Отримання заданого хімічного складу пов'язане з протіканням складних фізико-хімічних процесів, більшість з яких важко керовані, а деякі не керовані взагалі. При цьому необхідно враховувати можливі межі параметрів протікання як керованих, так і некерованих приватних процесів.

Оскільки виплавка сталі виробляється в одному агрегаті, то з метою зниження ресурсоємності плавки прагнуть до максимального суміщення підпроцесів в часі.

Однак повне поєднання всіх приватних процесів виключено з причини їх суперечливості (окислювальний шлак має малу сіро-поглинальну здатність), що не дозволяє створити оптимальні умови рафінування всіх домішок.

Тому, у зв'язку з неможливістю проведення в одному робочому просторі всього комплексу технологічних операцій, пов'язаних з виплавкою якісної сталі, частина операцій виноситься в інше робоче простір, яким служить ківш.

Всі фізико-хімічні процеси, пов'язані з отриманням заданого вмісту домішок у готовій рідкої сталі і піддаються управлінню, діляться на дві групи:

рафінування металу;
розкислення - легування металу.

Обидва процеси проводять, як правило, послідовно. Рафінування металу, яке є більш складним завданням, зазвичай проводять у кілька стадій:

Попереднє рафінування, яке зводиться до видалення з чавуну сірки, фосфору та інших домішок. Проводять його до подачі чавуну в сталеплавильний агрегат, як правило, - в чавуновозних ковшах.
Основне рафінування, яке проводиться у сталеплавильному агрегаті за рахунок окислення домішок киснем дуття, газової фази і твердих окислювачів.
Додаткове рафінування, яке проводять звичайно в сталеразливочном ковші шляхом обробки металу ТШС, в основному для видалення сірки.
Дегазація металу з метою видалення водню, кисню та азоту. Її проводять методом вакуумної обробки або продувки нейтральним газом в сталеразливочном ковші.

Перша стадія за попередньою рафінування чавуну зводиться, головним чином, до обробки чавуну кальцинованої і каустичною содою, магнієм і рідким синтетичним шлаком в чавуновозних ковшах, з метою його десульфурації.

Друга стадія - основне (окисне) рафінування, яке при виробництві сталі масового споживання звичайно є єдиним видом рафінування. При його використання піддаються управлінню, перш за все, обезуглероживание, дефосфорация і десульфурация. Крім того, основна мета в управлінні плавкою стоїть у забезпеченні синхронного протікання процесів окисного рафінування та нагріву металу, тобто обидва ці процеси повинні закінчуватися одночасно.

Процес зневуглецювання металу регулюється зміною витрати кисню, що надходить у ванну. При цьому характерно, що реакція окислення вуглецю може бути як явно екзотермічної, якщо вона протікає за рахунок газоподібного кисню, так і різко ендотермічної, якщо вона протікає за рахунок кисню твердих окислювачів.

Цей факт використовується для регулювання температури ванни при синхронізації процесів зневуглецювання і нагріву ванни.

Процеси дефосфорации і десульфурації здійснюються регулюванням шлакового режиму плавки, тобто зміною хімічного складу і кількості шлаку.

Хімічний склад і кількість шлаку залежать, в основному, від кількості кремнію в чавуні і від витрати шлакоутворюючих матеріалів.

Тому розрахунки, пов'язані з управлінням шлаковим режимом (десульфурация і дефосфорация) зводяться до визначення кількості шлаку і відповідного витрати флюсів.

Розкислення - легування металу є обов'язковим і заключним етапом плавки, що забезпечує отримання заданого вмісту домішок у готовій сталі. Тому цей етап є досить відповідальним, оскільки визначає якість литого і готового металу.

1.2 Перспективи розвитку киснево-конвертерного

виробництва

У 1952 році на Новотульский металургійному заводі була створена експериментальна база ЦНДІ чермета з 10-ї тонним конвертером, на якому відпрацьовували технологічні режими для промислової реалізації конвертерного процесу.

22 вересня 1956 вперше в країні була освоєна промислова технологія конвертерного виробництва в реконструйованому бесемерівському цеху Дніпропетровського металургійного заводу імені Петровського. Так було завершено перший етап багаторічного пошуку, завзятої і наполегливої праці вчених в союзі з виробництвом.

У грудні 1957 року на базі переобладнаних бесемерівський конвертерів криворізького металургійного заводу був введений в експлуатацію цех з чотирма знімними 50-і тонними конвертерами.

5 червня 1963 на Нижньотагільський металургійний комбінат був введений в дію перший класичний конвертерний цех з трьома 100 тонними конвертерами на звичайному передільного чавуну. У цеху вперше в країні була розроблена і впроваджена трехсопловая киснева фурма, яка дозволила оптимізувати технологічний режим плавки. У 1965 році цех був переведений на переділ ванадієвого чавуну за унікальною у світовій практиці технології дуплекс-процесом з отриманням на першій стадії кондиційного ванадієвого шлаку і на другій стадії - чистої природно-легованої сталі з вуглецевого напівпродукту. Цей цех послужив головним взірцем у поколінні цехів із 100-130 тонними конвертерів і першої школи підготовки фахівців для наступних конвертерних цехів.

У 1964-1965 роках були введені в дію конвертерний цех на Маріупольському комбінаті імені Ілліча, конвертерний цех № 2 на комбінаті Криворіжсталь і на Єнакіївському металургійному комбінаті.

Якісно новий етап у розвитку світового конвертерного виробництва ознаменувало введення в дію вперше у світовій практиці киснево-конвертерного комплексу з 3 на 110 тонними конвертерами в поєднанні з установкою МНЛЗ на Новолипецькому металургійному комбінаті 18 березня 1966. Комплекс був введений в дію спільними зусиллями радянських і австрійських фахівців. Освоєння цього комплексу поклало початок нової епохи в розвитку всього світового сталеплавленія, подальший розвиток якого пішло по шляху створення великих сталеплавильних комплексів конвертерів і установками МБЛЗ на основі вже розроблених і впроваджених у конвертерному цеху НЛМК теоретичних і практичних положень.

У подальшому з метою підвищення продуктивності цеху та вдосконалення технології реконструювали Газовідвідний тракт для проведення процесу без допалювання газів, що відходять; 110 тонні конвертера замінили вітчизняними 160 тонними; збільшили ємність розливних ковшів і вантажопідйомність кранів. Вперше у світі створена і впроваджена позапічна обробка сталі; розроблені і впроваджені в без розливання, раціональна конструкція футеровки з урахуванням диференційованого характеру її зносу і технологія факельного торкретування футерівки конвертера у вертикальному положенні.

6 листопада 1980 введено в дію цех з 400 тонними конвертерів і МНЛЗ на Череповецькому металургійному комбінаті, причому вперше у світовій практиці з використанням нізкомарганцовістого чавуну (0,2% Mn). Розроблена в цеху ресурсозберігаюча технологія переділу такого чавуну включає динамічний режим регулювання параметрів кисневої продувки відповідно до інтенсивності зневуглецювання та умовами раннього шлакоутворення. У цеху розроблена і освоєна комплексна технологія виплавки з позапічної обробки і безперервного розливання якісних сталей широкого сортаменту.

На базі розроблених технологічних основ також з використанням нізкомарганцовістого чавуну 2 листопаді 1990 року був введений нині найсучасніший конвертерний цех на Магнітогорському металургійному комбінаті.

Згодом провідні металургійні підприємства в умовах жорсткої ринкової економіки об'єднали зусилля, розробили та впровадили комплекс технологічних заходів і нового устаткування для збільшення продуктивності цехів до 8 млн. тонн на рік, докорінного поліпшення якості металу, включаючи освоєння нових високоякісних сталей.

Збільшення продуктивності цехів досягнуто в результаті введення нових потужностей (третього 400 тонного конвертера на ММК), підвищення ефективності та надійності роботи обладнання (приводи повороту конвертерів, опори підшипників, панелі котла-охолоджувача, труби Вентурі газоочистки з регульованим зазором), організації ремонту та монтажу в короткі строки (за 4-5 доби) великотоннажного устаткування конвертерів без скорочення обсягів виробництва в цеху; впровадження технології плавки на магнезіальних шлаках з нарощуванням шлакового гарнісажем, підвищує стійкість футеровки до 2800-4500 плавок; введення системи АСУТП плавки з використанням вимірювального зонда, що забезпечує скорочення плавки на 3 хвилини; в процесі безперервного розливання - впровадження методики контролю стану обладнання та прогнозування дефектних ділянок роликового полотна, що дозволяє скоротити простої МБЛЗ на проведення планових ремонтів; застосування гранульованих шлакоутворюючих сумішей, що забезпечують ослаблення зусилля витягування і збільшення стійкості стінок кристалізатора. Виконаний комплекс робіт дозволив збільшити річний обсяг виплавки конвертерної сталі з 4.81 млн. тонн в 1996 році до 7.31 млн. тонн в 1999 році у ВАТ ММК і з 4.8 млн. тонн в 1996 році до 7.35 млн. тонн в 1999 році у ВАТ «Северсталь », підвищити стійкість футеровки конвертерів до 2500 плавок у ВАТ ММК і до 4500 плавок у ВАТ« Северсталь », що вважається найкращими показниками у Росії.

Для поліпшення якості металу та розширення сортаменту якісних сталей розроблені і впроваджені технологія виробництва особливо низько сірчистої сталі (менше 0,005% сірки), включаючи внедоменную десульфурацию чавуну високоефективної сумішшю (25% оксиду магнію + 75% флюітізірованной СаО), виплавку в конвертері напівпродукту з чистої залізорудної металошихти замість металобрухту, глибоку дегазацію з промиванням конвертерної ванни інертними газами, позапічної обробки сталі рафінуючих шлакообразующим сумішами з наступною продувкою порошками і введенням порошкового дроту на основі металевого кальцію з метою глибокої десульфурації і модифікування неметалевих включень; в процесі безперервного розливання - технологія захисту рідкого металу на ділянці розливний ківш - кристалізатор з застосуванням ущільнювального матеріалу і подачі аргону в захисну трубу і дифузор, що дозволило подавати вдвічі збільшений вміст азоту під час розливання і стабільно отримувати не більше 0,006%.

Реструктуризація сталеплавильного виробництва містоутворюючих металургійних комбінатів з переорієнтацією мартенівського виробництва на конвертерне з МБЛЗ дозволило значно поліпшити екологічну обстановку (скоротити шкідливі викиди в 7 разів - від 76,8 до 10,53 тисячі тонн). У приземному шарі житлової зони концентрація пилу зменшилася від 0,68 - 1,07 до 0,064 - 0,08 мг / м ^3.

В даний час в СНД працюють 16 конвертерних цехів з 47 конвертерами місткістю від 40 до 400 тонн.

Сучасні вітчизняні конвертерні цехи - це великі сталеплавильні комплекси з 350-400 тонними конвертерів і високопродуктивними МБЛЗ; вони обладнані установками десульфурації чавуну та позапічної обробки сталі, а також АСУТП. На базі використання новітніх наукових розробок у конвертерному виробництві досягнуті значні успіхи: освоєна технологія переділу чавунів різного складу (фосфористого, ванадієвого, нізкомарганцовістого тощо) і виплавки якісних сталей широкого сортаменту, включаючи стали відповідального призначення.

Для подальшого розвитку і вдосконалення конвертерного виробництва проводяться теоретичні та експериментальні дослідження з наступним напівпромисловим випробуванням і доопрацюванням по створенню нових технологічних процесів і різновидів самого конвертерного процесу, спрямованих на розширення сировинної бази конвертерного виробництва і сортаменту високоякісної сталі відповідального призначення, включаючи «чисті сталі»; енерго - та ресурсозбереження, охорону навколишнього середовища, комплексну автоматизацію та управління не лише технологічним процесом, але і виробництвом сталі в цілому.

2 Розрахунок плавки при переділі звичайного чавуну в кисневому

конвертері

2.1 Вихідні дані

Виконати розрахунок виплавки стали Ст3КП в кисневому конвертері ємністю 160 т.

Температура рідкого чавуну - 1300 ° С

Температура газів, що відходять -1600 ° C

Основний охолоджувач - брухт

Основний флюс - вапно

Додатковий флюс - боксит

Футеровка - смолодоломітовая

Ємність конвертера - 160т

В - основність шлаку 3

Хімічний склад металевої шихти,%

Найменування	З	Si	Mn	P	S	Fe
Чавун рідкий	3,9	0,8	0,7	0,15	0,05	94
Лом