Тема: Розрахунок зневуглецюванням сталі на вакууматорі

Мета: Відпрацювання методики розрахунку зневуглецювання сталі продувкою

киснем через фурму при вакуумній обробці сталі.

 

Теоретична частина

Розкислення, легування і зневуглецювання сталі проводиться в вакууматорі після додаткового нагрівання металу на устрою ківш-піч зі врахуванням втрат температури при наведенні нового покривного шлаку, вакуумуванні, завантаженні розкислювачів і легуючих, продувки аргоном в ковші-печі і вакууматорі.

При випуску плавки з конвертера повністю відсікається шлак і наводиться новий високоосновний покривний шлак для захисту металу від проникнення газів з атмосфери, футерівки від дії агресивного кремнезему, прийняття в себе продуктів розкислення, десульфурації, інших неметалевих включень.

Однією з головних задач вакуумування є глибоке зневуглецювання сталі, при якому випалення вуглецю забезпечується як за рахунок розчиненого в металі кисню, так і вдуванням кисню в метал в процесі вакуумування через невелику кисневу фурму.

Кількість кисню повинна бути строго розрахункова, щоб не було зайвого угару хімічних елементів і щоб остався в металі надмала кількість кисню, т.ч. необхідно забезпечити водночас і зневуглецювання, і глибоке розкислення сталі зі врахуванням вмісту кисню в сталі перед вакуумною обробкою.

Розрахунок зневуглецювання проводиться після визначення вмісту вуглецю в сталі зі врахуванням введення розкислювачів і легуючих матеріалів.

Примітки: у даному розрахунку зневуглецювання розраховується без врахування внесення вуглецю розкислювачами і легуючими матеріалами.

 

Практична частина

Для виконання розрахунку приводимо вихідні дані кінцевої сталі і на випуску плавки.

Таблиця. Хімічний склад кінцевої сталі і перед зневуглецюванням у вакууматорі.

 

Найменування	Хімічний склад, %
С	Mn	Si	S	P	Сu	Аl	Ті
не більше
Сталь кінцева	н.б. 0,002	0,09-0,14	0,019	0,003	0,006	0,15	0,02-0,04	0,04-0,06
Сталь на випуску плавки	0,029	0,018	сліди	0,0055	0,0057	-	сліди	-
Потрібно внести	понизити до 0,001	0,095	-	-	-	-	0,03	0,05

 

При нагріванні наведеного покривного основного шлаку у металу в стальковші здійснюється навуглецювання металу від електродів на 0,020%.

При цьому вміст вуглецю в металі становиться, кг:

0,029 + 0,020 = 0,049

При вакуумированні окислення вуглецю проходить по реакції:

FeO + C = Fe + CO

При цьому вміст вуглецю в металі повинен понизитись з 0,049 до 0,001 кг.

Окислюється вуглецю, кг:

0,049 – 0,001 = 0,048

На окислення вуглецю до оксиду вуглецю СО витрати кисню становлять, кг:

0,048 * 16: 12 = 0,064

При цьому утворюється оксиду вуглецю, кг:

0,048 + 0,064 = 0,112

Визначаємо кількість кисню, потрібного для зневуглецювання сталі в вакууматорі з відчисленням розчиненого в металі кисню (приймемо 0,006кг) без остаточного кисню в вакуумованій сталі 0,001 кг:

Мкисн. з атм. = 0,064 - (0,006 - 0,001) = 0,059

Цей кисень потрібно внести в метал для зневуглецювання сталі в вакууматорі кис-невою фурмою (можливо кисень внести окалиною, але вона містить водень і масло).

Визначаємо об’ємні витрати технічного кисню:

Мкисн. = 0,059 * 22,4: (32 * 0,997 * 0,95) = 0,044 м³/ 100кг сталі

У розрахунку на ківш:

0,044 * 1700 = 74.8 м³

При інтенсивності продувки 30 м³/хв тривалість продувки складе:

74.8м³: 30м³/хв. = 2,49 хв.

Процес вакуумування здійснюється з одночасною продувкою сталі аргоном через шиберний затвор с витратами аргону 30м³/хв і тривалістю обробки 20 хвилин.

Примітки: При виконанні розрахунку з розкисленням і легуванням також потрібно враховувати витрати кисню на угар хімічних елементів з розкислювачів і легуючих матеріалів

 

Питання:

1. Задачі вакуумування,

2. Операції підготовки сталі до вакуумування,

3. Функції покривного шлаку,

4. Назвати вихідні дані для своєї марки сталі,

5. Результати розрахунку зневуглецювання.

 

 

Література

1. С. А. Бражник, В.А. Аксененко Обзор: Перспективы и технологические особенности производства IF-сталей на металлургических предприятиях России.. 2003.

2. Из Интернета: Interstitial-Free (IF)-Steel.

3. В.П. Кириленко и др. Разработка и освоение сквозной технологической схемы конвертерного производства сверхнизкоуглеродистых IF-сталей. Журнал Черная металлургия России и стран СНГ в 21-м веке. №3.1994г.

4. Б.М. Бойченко. Конвертерне виробництво сталі. Дн: РВА “Дніпро-ВАЛ”, 2004.- 453с.

6. Л.В.Буланов Машины непрерывного литья заготовок. Теория и расчет.

Уральский центр ПР и рекламы «Марат», Екатеринбург: 2004.- 319с.

7. Н.М.Чуйко и др. Внепечные способы улучшения качества стали

Техника 1978.- 127с.

 

 

Практична робота №9