Курсовой проект по технологии производства стали

   -   минимальное   сопротивление   при   отводе   продуктов   сгорания   из рабочего пространства.

   

   Для выполнения первых двух требований сечение  выходных отверстий 
должно быть небольшим, чтобы скорость входа в печь воздуха и топлива 
была максимальной; для выполнения третьего требования сечение должно 
быть максимальным. Различные функции головок (для ввода в печь воздуха и топлива, для отвода продуктов сгорания) усложняет выбор их конструкций при проектировании печей.

   Шлаковики

   Отходящие из рабочего пространства печи дымовые  газы проходят через головку и  по вертикальным каналам попадают в шлаковики. Шлаковики служат для улавливания плавильной пыли и шлаковых частиц, уносимых продуктами сгорания из рабочего пространства, и тем самым предохраняют насадки регенераторов от засорения. Сечение шлаковика гораздо больше сечения вертикального канала, поэтому при попадании дымовых газов в шлаковик их скорость резко уменьшается и, кроме того, изменяется направление движения газов. Это приводит к тому, что значительная часть (50 ... 70%) плавильной пыли оседает в шлаковиках.

   Регенераторы

   Из  шлаковиков отходящие газы с температурой 1500...1600⁰С попадают в насадки регенераторов. Объём насадки регенераторов и площадь поверхности её нагрева, т.е. поверхности кирпича насадки, омываемой движущимися газами, взаимосвязаны. Эти величины определяют специальным теплотехническим расчётом, от них зависят основные показатели работы печи — производительность и расход топлива. Регенераторы должны обеспечивать постоянно высокую температуру подогрева газа и воздуха.

   Из-под насадочного пространства отходящие газы  при температуре 500-800⁰С попадают в борова, которые предназначены для подвода к регенераторам газа, воздуха и отвода от них продуктов сгорания к трубе или котлу-утилизатору.

   Перекидные  клапаны 

   

   Мартеновская  печь представляет собой агрегат  реверсивного действия, направление  движения газов по системе печи периодически изменяется. В боровах, а также в газопроводах и воздухопроводах устанавливают систему

перекидных  клапанов (шиберов, клапанов, дросселей, задвижек). Операция

перекидки клапанов в современных мартеновских печах автоматизирована. Конструкции  перекидных клапанов очень разнообразны. К основным требованиям, предъявляемым, к перекидным клапанам относятся:

   -   простота конструкции;

   -   максимальная плотность (чтобы  исключить попадание отходящих  из печи газов в атмосферу  цеха и потери воздуха, подаваемого  для горения).

   

   Из  боровов дымовые газы поступают  в дымовую трубу. Высоту трубы  рассчитывают таким образом, чтобы создаваемая трубой тяга была достаточной для преодоления сопротивления движению дымовых газов на всём пути.

   Охлаждение  элементов мартеновской печи. Элементы печи, изготовленные из металла (рамы и заслонки завалочных окон, балки, поддерживающие свод рабочего пространства, перекидные клапаны и др.) и контактирующие с горячими газами, требуют непрерывного охлаждения. 

                              
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

2.СПЕЦИАЛЬНАЯ  ЧАСТЬ 

    2.1.Технология  производства стали в мартеновских  печах 

    Мартеновские  печи, работающие скрап — рудным процессом, т.е. с завалкой твёрдого металлолома производится заливка жидкого полупродукта, имеют следующие особенности в осуществлении технологического процесса на ЧМЗ:

    1. Шихтовыми материалами являются твёрдый металлолом, поставляемый со стороны, а также собственный оборотный лом в виде обрези прокатных станов завода. Жидкой составляющей являются полупродукт, получаемый в конверторе дуплекс цеха путём переработки ванадиевого чугуна ( продувка обогащённым воздухом ) с целью получения ванадесодержащего шлака.

    2.    Неметаллическая    часть    представлена    окатышами    (окислитель), известняком (шлакообразующий материал). В целях форсирования мартеновской плавки часть известняка может заменяться известью. Топливом в мартеновском процессе служит смесь природного газа и мазута (для придания черноты факелу).

    

    Для интенсификации горения факела (для повышения температуры факела) применяется кислород.

    ЗАПРАВКА ПЕЧИ

    Целью периода является ремонт изношенных участков наварки рабочего 
пространства печи. Перед каждой плавкой происходит осмотр пода, откосов. 
Заправку откосов ванны печи начинают до выпуска металла (заправка 
магнезитовым порошком) выше уровня шлака. Она совмещается с концом 
периода чистого кипения - способствуют лучшему привариванию 
заправочных материалов и уменьшению их расхода. Участки ниже уровня 
шлака заправляют по мере обнажения стенок и откосов при выпуске стали. 
Во время периода заправки поддерживают оптимальный тепловой режим, 
исключающий термическое воздействие факела. Технологической 
особенностью ведения плавки на печи с донной продувкой является работа с 
оставлением в печи небольшой части металла «болото». Эта особенность 
позволяет защищать поверхность пода от воздействия изнашивающих 
факторов, таких как факел, шихта, шлак. В то же время конструкционная 
особенность печи, предусматривает выработку поверхностного слоя 
газопроницаемыми порошками на всю величину, т.е. производить ремонты 
подины по запланированному графику холодных ремонтов.

    ЗАВАЛКА ШИХТЫ

    Время периода — от начала завалки до начала заливки полупродукта. Металлический лом, известняк, скрап окатыши порциями, загружают в печь послойно.

    На  подину дают мелкий стальной лом, затем  известняк, скрап и полупродукт. Завалка твёрдой шихты производится завалочными машинами. Во время завалки в печи сжигают наибольшее количество топлива, чтобы хорошо прогреть и быстрее расплавить шихтовые материалы. Успешно проведённая завалка и хороший прогрев шихты обеспечивают нормальный ход плавки. Все материалы, подаваемые в печь необходимо взвешивать. Длительность периода прогрева определяется временем от конца завалки до установки заливочного желоба, (в г.ч. заправка сырым доломитом).

    ЗАЛИВКА ПОЛУПРОДУКТА

    

    Длится  от конца завалки твёрдой шихты  до конца заливки полупродукта. 
Полупродукт заливают на прогретую частично плавящуюся твёрдую завалку 
шихты. При заливке полупродукта в печь происходит бурное окисление 
углерода полупродукта, вследствие чего из ванны выделяется большое 
количество углерода, сгорающий над поверхностью ванны с выделением тепла, которое способствует плавлению металлической шихты, облегчает прогрев и плавление окатышей и известняка. Поэтому в период заливки поступление топлива сокращают до 60 %. Скорость составляет 40тонн в 30минут. После окончания заливки полупродукта в печь, когда происходит 
интенсивное шлакообразование, тепловые нагрузки составляют 65-80% от

    

    

максимальной. Обусловлено тем, что при шлакообразовании тепло в 
значительной степени отражается на свод и стены печи, так как шлак резко 
ухудшает передачу тепла от факела к металлу.

    ПЛАВЛЕНИЕ ШИХТЫ

    Начинает  после слива полупродукта в печь и завершается процессом рас  плавления шихты. Продолжительность  плавления тем меньше, чем выше содержание углерода в шихте, а также  зависит от способа расположения шихтовых материалов печи. Обычно в первой половине плавления в печь вводят такое же количество тепла, как и при заливке шихты к концу плавления тепловую нагрузку уменьшают до допустимого предела. Основная часть шихты уже расплавилась и потребность в тепле уменьшилась. Во время плавления шихты должно быть удалено максимальное количество шлака, что необходимо для хорошей десульфурации и дефосфорации. Спуск шлака начинается через 20-30 минут.

    После заливки полупродукта к моменту  расплавления должен сформироваться активный шлак с основностью 1.8.-2.8. До образования шлака шихта окисляется кислородом газовой фазы рабочего пространства. Необходимо ранее образование шлака для защиты жидкой стальной ванны от поглощения азота и водорода из атмосферы. Шлак образуется из окислов элементов шихты, (железа, алюминия, марганца, хрома), шлакообразующих материалов, ржавчины, окалины, находящихся на поверхности кусков шихтовых материалов. Кроме того, в шлак переходит часть заправочного материала из футеровки стен и свода печи. Процесс образования шлака проходит легче, если в шлаке имеются достаточное количество оксида железа, который проникает в куски загруженной извести и ускоряет её растворение в шлаке.

    ДОВОДКА ПЛАВКИ

    Длится  от момента полного расплавления шихты, до раскисления стали.

    Задача: доведение стали до требуемого содержания углерода и температуры стали. 

    Технологический приём: полировка плавки.

    

    ПОЛИРОВКА осуществляется в период рудного  кипения, от взятия первой пробы металла  до начала чистого  кипения ванны. Для этого добавляют порциями окатыши для окисления примесей.

    С  учётом  необходимости,  установления  скорости  выгорания углерода  и других примесей, пробы металла  и шлака во время полировки  РУДНОЕ КИПЕНИЕ: на границе шлак - металл.

    Период  рудного кипения начинается после  расплавления шихты и присадки первой порции окатышей, и длится до закипания ванны ровным безпенистым пузырём не менее чем 2/3 её поверхности.

       В  период рудного  кипения шлак должен  быть необходимого  состава и полностью   закончена дефосфорация   и   в основном   десульфурация при энергичном окислении углерода. При рудном кипении зарождается большое количество    пузырьков    при    окислении    углерода,    поэтому    образуется шлаковая пена.

    Пенистый    шлак    имеет    низкий    коэффициент   теплопроводности,    что сопровождается повышением уровня шлака, и теплопередача через этот шлак к   металлу   сильно   падает.   При   кипении   ванны   под пенистым   шлаком пузырьки углерода перемешивают металлическую ванну, что приводит к температурным и концентрационным перепадам по глубине металлической ванны.

    ЧИСТОЕ  КИПЕНИЕ: на границе металл - подина.

Характерно  энергетическое кипение на 2/3 её поверхности под шлаком, вовремя которого пузырьки углерода перемешивают металл и шлак. Признаком нормального чистого кипения является восстановление марганца из шлака, при содержании углерода в  ванне  более  0,2%. Минимальное  время периода чистого кипения устанавливается для каждой марки стали. В период чистого кипения до начала раскисления за 20 - 30 минут шлак разжижают бокситом. Значение   периода   кипения:   понижение   содержания в стали водорода и неметаллических включений.   Содержание   углерода   после   расплавления должно быть 0,4 — 0,7% больше верхнего предела содержания углерода в готовой стали. Во время кипения необходимо иметь высокие температуры металла, подвод тепла 65 - 90% от максимальной нагрузки.

    РАСКИСЛЕНИЕ СТАЛИ

    

    Проводят  после того, как сталь доведена до требуемого содержания углерода и  температуры. В качестве раскислителей используют алюминий, кальций, марганец, титан (в виде ферросплавов). Раскислители должны образовывать окислы с меньшей плотностью (быстрей всплывают) и с более низкой температурой плавления, которые легче удаляются из металла.

    ВЫПУСК СТАЛИ

    Производят  после раскисления и легирования стали. Перед выпуском нагревают с таким расчётом, чтобы температура металла имела запас на охлаждение в процессе разливки. Получение высокой температуры достигается подводом тепла в количестве 65 — 90% от максимальной тепловой нагрузки. 

    2.2.Применение  азота для продувки стали в мартеновской печи через подину 

    Принцип      технологии         донной      продувки         мартеновской      ванны  потоком газа заключается в следующем:   азот  подаётся  через группу локальных продувочных зон, рассредоточенных в подине печи вдоль    её    продольной оси, что обеспечивает плотность дутья в каждой из зон от 2 до  11 куб. м. на  1 квадратный метр площади подины. Дисперсность направляемого в    расплав снизу  газового потока задаётся путём его подачи под давлением через систему дутьевых устройств и через слой укрывающего пористого огнеупорного материала, составляющего 0,5 —0,8 общей толщины подины. Интенсивность общего потока изменяется по ходу плавки в пределах от 0,013 до 0,15 куб. м. в час на 1 квадратный метр площади подины расплава; интенсивность дутья увеличивают по мере накопления расплава в ванне, а при полном расплавлении шихты — в зависимости от изменения тепловой мощности факела, увеличивая расход газа от 0,09 до 0,45 кубических метров в час на каждый 1 мега ват повышения мощности; суммарный расход дутья за полный цикл плавки поддерживают на уровне не менее 0,4 кубических метров на тонну, увеличивая его при уменьшенном содержании углерода по расплавлению шихты; предусматривается   уменьшения   интенсивности   продувки   в   направлении движения факела при сохранении общей интенсивности дутья.