Плавка стали с окислением
Содержание углерода в данной пробе должно обеспечивать получение среднего предела углерода. По достижении указанного содержания углерода часть окислительного шлака (50 — 60%) спускается самотеком и с помощью скребка. Затем наводится новый шлак присадкой сухого песка или горелой формовочной земли и известняка, и плавка переходит в восстановительный период. Окислительный период Так как содержание… Читать ещё >
Плавка стали с окислением (реферат, курсовая, диплом, контрольная)
Исходные данные
Марка сплава | Производительность печи, т/ч | Масса металла, заливаемого в форму, кг | Толщина стенки отливки, мм | |
Сталь 25Л | 5…8 | |||
Химический состав стали 35 ХГСЛ
C | Si | Mn | P | S | |
не более | |||||
0,22−0,3 | 0,2−0,52 | 0,45−0,9 | 0,06 | 0,06 | |
1. Выбор плавильного агрегата Плавка стали основным процессом с окислением, получила большое распространение. Этим методом можно выплавлять стали с минимальным содержанием серы, фосфора, азота, водорода и стали с низким содержанием углерода (до 0,02…0,03%). Такие возможности (исключая удаление серы) обусловлены наличием окислительного периода. При плавке стали с окислением используют нелегированную металлошихту, так как в окислительный период большинство дефицитных легирующих элементов окисляются частично или полностью и теряются со шлаком. Однако отходы, содержащие никель, медь и молибден, могут быть использованы в шихте в любых количествах, так как угар этих элементов незначителен.
Итак, исходя из вышесказанного, делаем вывод, что плавить сталь будем в дуговой электропечи переменного тока с основной футеровкой, емкостью 10 тонн. Так как плавить будем с окислительным периодом, то содержание углерода в шихте увеличим на 0,25%, так же учтем угар.
2. Подготовка шихты Стальной лом покупной должен соответствовать требованиям ГОСТ 2787–75. В шихте допускается использование стальной стружки, которая должна быть дробленой, не ржавой, незагрязненной маслом и иметь известный химический состав.
Шихта должна быть компактной и удобной для завалки: крупного скрапа должно быть не менее 40−50%, количество собственных отходов — не более 50%.
Все шихтовые материалы для плавки должны быть воздушно-сухими.
Необходимо следить, чтобы в шихте не было взрывоопасных предметов.
Применение материалов, не отвечающих вышеуказанным требованиям, воспрещается и может быть допущено только при наличии оформленной карты отклонений в установленном порядке.
3. Расчет шихты Определим необходимое количество углерода в шихте:
СШ = 0,26 + 0,058+0,3= 0,618%
SiШ = 0,36 + 0,027= 0,387%
MnШ =0,675 + 0,15= 0,825%
SШ = 0,06 + 0,02 = 0,08%
Подбор состава шихты
Состав | Условное обозначение | С | Si | Mn | P | S | |
Лом и отходы ковкого чугуна | Х1 | 3,3 | 2,15 | 0,7 | 0,05 | 0,14 | |
Нелегированный стальной лом | Х2 | 0,2 | 0,2 | 0,6 | 0,05 | 0,05 | |
Возврат | Х3 | 0,15 | 0,31 | 0,6 | 0,05 | 0,05 | |
Ферромарганец 1,5 ГОСТ 4755–91 | Х4 | 1,5 | 2,5 | 0,03 | 0,30 | ||
Примем количество возврата собственного производства Х3 = 40%.
Определим количество компонентов (Х1 и Х2). Составим балансовые уравнения для шихты по углероду.
Далее решаем эту систему, как систему трех уравнений с тремя неизвестными.
Определим количество марганца, вносимое рассчитанной шихтой.
Отходы чугуна вносят марганца:
;
Возврат собственного производства вносит марганец:
;
Стальной лом вносит марганца:
.
Итого марганца в шихте:
при необходимом содержании марганца в шихте 1,15%. Рассчитаем количество ферромарганца, необходимое, чтобы восполнить дефицит марганца:
Результаты расчетов сведем в таблицу:
Компоненты шихты | Содержание элементов, % | ||||||
Наименование | Количество, % | С | Si | Mn | P, не более | S, не более | |
Состав по ГОСТ | 0,22−0,3 | 0,2−0,52 | 0,45−0,9 | 0,06 | 0,06 | ||
Лом и отходы качественного чугуна | 4,4 | 0,14 | 0,094 | 0,03 | 0,006 | 0,013 | |
Нелегированный стальной лом | 55,6 | 0,12 | 0,11 | 0,336 | 0,027 | 0,027 | |
Возврат | 0,06 | 0,124 | 0,24 | 0,02 | 0,02 | ||
Всего | 0,32 | 0,328 | 0,606 | 0,053 | 0,042 | ||
Результаты расчета показывают, что углерода в шихте оказалось больше, чем в готовой стали по ГОСТ. Таким образом, для снижения количества углерода, проведем окислительный период, а для восстановления кремния проведем кремнийвосстановительный процесс.
заливочный сталь ковш шихта
4. Плавление По мере расплавления во избежание образования мостов куски шихты сталкиваются под электроды.
При образовании мостов печь отключается, а в образовавшиеся колодцы забрасывается новая шихта и снова плавится. Операция повторяется до полного разрушения моста.
Если до расплавлении образовалось много шлака, стасталевар скачивает лишний шлак и удаляет его комья.
После полного расплавления и надлежащего подогрева ванна перемешивается и берется проба металла для определения экспресс-анализом содержания C, Mn, S, P и Cr.
Отбор и обработка пробы производится согласно инструкции.
5. Окислительный период Так как содержание углерода по расплавлении не превышает 0,55%, то окисление ведем без дачи руды, металл подогревается до самопроизвольного кипа, который поддерживается 10 — 15 мин, и плавка переходит в восстановительный период. Кип ванны должен быть достаточно интенсивным, не слишком бурным — без выплесков металла и шлака через порог.
Металл не должен терять жидкотекучесть, а шлак — жидкоподвижность.
Скорость выгорания углерода необходимо выдерживать в пределах 0,30 — 0,50% в час.
По окончании «чистого кипа» ванна перемешивается, и производится отбор пробы на экспресс-анализ для определения содержания С, Mn, Si.
Содержание углерода в данной пробе должно обеспечивать получение среднего предела углерода. По достижении указанного содержания углерода часть окислительного шлака (50 — 60%) спускается самотеком и с помощью скребка. Затем наводится новый шлак присадкой сухого песка или горелой формовочной земли и известняка, и плавка переходит в восстановительный период.
6. Восстановительный период Для восстановления кремния шлак загущается сухим песком, дается приблизительно 1,5 кг/т сухой коксовой мелочи, печь плотно закрывается и повышается нагрузка на фазах. Через 5 мин металл перемешивается, и берется проба на экспресс-анализ для определения содержания С, Mn, Si.
Если металл в ложке показывает достаточное восстановление кремния и шлак начинает чрезмерно густеть, в печь дается известняк.
Качество шлака контролируется сливом шлака на плиту. Шлак должен застывать лепешкой 4 — 7 мм с блестящей коричневой поверхностью и иметь светло-зеленый или голубой излом.
В течение восстановительного периода температура металла не должна снижаться ниже температуры выпуска.
При наличии в печи нормального шлака и содержании углерода, обеспечивающем «попадание» в заданный анализ, за 10 — 15 мин до выпуска производится присадка кускового ферросилиция (если количество свежевосстановленного кремния недостаточное).
Минут за пять до выпуска присаживается ферромарганец в рассчитанном количестве.
7. Раскисление Раскисление производят в печи вводом 0,3 кг/т алюминия на штанге, затем плавка выпускается.
Так как емкость печи 6 т, то необходимо 1,8 кг алюминия. Рассчитаем необходимое количество сплава АВ92, в котором содержится 92% алюминия
.
Окончательное раскисление стали производится вводом в металл алюминия в количестве 0,7 кг на 1 т жидкой стали на желоб печи.
8. Емкость заливочного ковша Емкость заливочного ковша определим по формуле:
где M — металлоемкость заливочного ковша, кг; t — допустимый интервал заливки, 0С; ti — падение температуры металла в ковше за время заливки одной формы, 0С; Pi — металлоемкость одной формы, кг.
Примем t = 400С, ti = 50С, тогда при металлоемкости одной формы 50 кг, металлоемкость заливочного ковша составит:
9. Температура заливки Температура заливки форм зависит от толщины стенки отливки и от заливаемого сплава.
Толщина стенки отливки — 5…8мм, температура заливки — 1520…1540?С.
Для обеспечения указанной температуры заливки температура металла в печи должна быть больше на сумму потерь температуры металла в ковше при выпуске, транспортировке ковша, во время заливки:
tп = tзал + tвып+ tпер+ tтр + tзал где tп — температура металла в печи, 0С; tзал — температура заливки форм, 0С; tвып — потери температуры при выпуске из печи, 0С; tпер — потери температуры при переливе из раздаточного в заливочный; tтр — потери температуры при транспортировке к месту заливки; tзал — потери температуры во время заливки форм.
.
10. Выпуск плавки За 5 мин до выпуска к печи подается раздаточный чайниковый ковш. Выпуск плавки производится согласно инструкции.
Перед выпуском плавки проверяется температура, печь отключается и наклоняется с таким расчетом, чтобы в начале выпуска в ковш шел металл без шлака.
Проба металла на маркировочный анализ и образцы на механические испытания отбираются при разливке плавки согласно инструкции.
Температура металла перед выпуском должна соответствовать времени пленообразования в ложке 35…45 с, на желобе при выпуске 1590 — 1640 С, на стенде при переливе в малый ковш — 1480 — 1520 С (по оптическому пирометру без поправки).
Температура заливки форм устанавливается согласно требованиям технологического процесса изготовления каждой отливки.
Перед началом разливки плавки на конвейере металл проверяется на загазованность заливкой пробы в чистый подогретый металлический стаканчик.
Если проба при остывании не дает усадки, а наблюдается ее рослость (вспучивание), то плавка бракуется, то есть возвращается на доводку или разливается в изложницы.