Курсовой проект по технологии производства стали

    Конструктивно донная продувка сталеплавильной ванны  по системе УУ8 обеспечивается с  помощью комбинированной кладки огнеупорной подины с применением в её составе масс с различающими свойствами.

    

    В нижней части подины устанавливается  блок газонепроницаемых керамических кессонов ограничивающих распространение дутья внутри подины в нижнем и боковых направлениях. Внутренний диаметр кессонов составляет 0,8-1,0 м, высота - около 2\3 общей толщины футеровки подины. Эти параметры определяют зону действия дутья в восходящем направлении. Продувочные устройства коллекторного типа размещаются на дне кессона. Для заполнения и укрытия кессона до поверхностной границы подины, а также для футеровки верхнего слоя дутьевого блока применяется пористая огнеупорная масса с повышенной направленной газопроницаемостью, укладываемой по специальной технологии. Пористая структура огнеупорной массы определяется природными свойствами сырья добываемого в месторождениях УКО (Австрия). Согласно рекомендациям, общая площадь внешней поверхности дутьевых узлов должна составлять не менее 2\3 общей поверхности подины печи.

    Новая технология кладки подины способствует повышению её стойкости в результате охлаждающего и аэродинамического воздействия рассредоточенного потока восходящего газа, а также благодаря использованию материала улучшенного огнеупорного качества. Продувка ванны азотом по разработанной технологии активизирует тепло массообменные процессы в расплаве, дополнительно перемешивая его.

    Ввиду ограниченности объёма используемого  дутья это особенно важно для практики сталеплавильного производства. Донная продувка ванны азотом инициирует раннее развитие процессов газообразования и перемешивание расплава, способствует их активации по ходу плавки. Изменяя темп дутья, можно в определённой степени управлять ходом обезуглероживания расплава и его нагревом. 
 
 
 
 

    

      
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

       
 
 
 
 
 

3.РАСЧЕТНАЯ  ЧАСТЬ 

    3.1.Расчет  материального баланса 

    Расчет  шихты и материальный баланс основной мартеновской плавки стали скрап-рудным процессом.

    Мартеновская  печь садкой 270-т, площадь пода на уровне порога рабочих окон – 67 м²;

    Для данного расчёта плавки, составленной из  65 % углеродистого полупродукта и 35 % скрапа  требуется получить сталь  35 ГС следующего состава:

    0,30 – 0,37 % С;  0,80 – 1,20 % Mn;  0,60 – 0,90 % Si; до 0,040 % Р;  до 0,30 % Cr, Ni, Cu каждого.

    Таблица 1 - Состав чугуна и скрапа

     

Таблица 2 - Состав неметаллической части шихты и огнеупорных материалов

 

Таблица 3- Средний состав шихты, %

 

Расчёт  ведут на 100 кг металлической шихты по отдельным периодам плавки.

1 период  плавки.

    Примем  конечное содержание углерода в стали  перед раскислением 0,30%.  Количество избыточного углерода к моменту  расплавления примем 0,35%.

Тогда избыточное содержание углерода по расплавлении составит:

0,35 + 0,30 = 0,65 %.

Примем, что 50% фосфора, содержащегося в шихте, переходит в сбегающий шлак.

Это составит:

0,038 ∙  0,5 = 0,019 кг.

После схода шлака в ванне останется  фосфора:

0,038 –  0,019 = 0,019 кг.

Из перешедшего  в шлак фосфора получится Р₂О₅:

0,019 ∙  142 : 62 = 0,044 кг

Примем  следующий состав скачиваемого шлака:  23%SiO₂, 0,4% Al₂O₃, 6%Fe₂O₃, 29,8%FeO, 2,4%MnO, 8%MgO, 0,99%P₂O₅, 0,07%S, 29,25%CaO.

Количество  сбегающего шлака определим по содержанию в нём Р₂О₅:

L_сб = 0,044 ∙ 100 : 0,99 = 4,44 кг.

При этом коэффициент распределения фосфора  составит:   ,

где – (%Р₂О₅) – содержание фосфора в сбегающем шлаке;

          [%Р] – содержание фосфора в  металле.

.

    К моменту полного расплавления коэффициент распределения фосфора примем 90 и при содержании Р₂О₅ в шлаке равное 1,5 %, в металле к этому времени будет фосфора: 

.

Так как  в шихте используется низкомарганцовистый  полупродукт, то принимаем, что 8% серы из шихты уходит со сбегающим шлаком.

Тогда переходит в шлак:

0,038 ∙  0,08 = 0,003 кг.

В ванне  останется серы:

0,038 –  0,003 = 0,035 кг.

В сбегающем  шлаке содержится серы:

0,003 ∙  100 : 4,44 = 0,067 %.

Коэффициент распределения серы со сбегающим  шлаком равен:  , что соответствует практическим данным, данного периода плавки.

Содержание  серы в металле к моменту полного  распределения  – 80% оставшегося  количества серы в ванне после  схода из ванны сбегающего шлака:

S_распл = 0,035 ∙ 0,80 = 0,028 кг.

Перейдёт  в шлак по расплавлению:

0,035 –  0,028 = 0,007 кг.

Содержание  марганца к моменту полного расплавления принимаем – 0,06%.

Кремний окисляется полностью.

Окисляется  за первый период примесей; кг:

С:               2,46 – 0,65 = 1,810

Si:                                 = 0,267 (окисляется полностью)

Mn:           0,363 – 0,06 = 0,303 
 

S:          0,038 -   0,028  = 0,010

Р:            0,038 – 0,016 = 0,022

                        Всего = 2,412

Определяем  расход кислорода и массу оксидов, кг.

Расход  кислорода с учётом кислорода, выделившегося  при переходе серы из металла в  шлак, определим следующим образом:

Примем, что сера переходит в шлак в  виде MnS, а в шлаке MnS переходит в CaS. При этом освобождается кислорода в двое меньше, чем серы, что видно из уравнения:

(СаО) + (S) = (СаS) + ½ О₂ ; т.е. требуется кислорода:

2,834 –  0,005 = 2,829 кг.

Уносится  марганца со сбегающим шлаком:

4,44 ∙  0,024 ∙ 55 : 71 = 0,083 кг,

где  0,024 – содержание MnО в 1 кг сбегающего шлака.

Как принято  выше, останется марганца в металле 0,06 кг, а следовательно переходит  в шлак по расплавлении:

0,363 –  0,083 – 0,06 = 0,22 кг

При условии, что содержание MnО в шлаке по расплавлении – 10 %, количество шлака составит:

0,22 ∙  71 ∙ 100 : 55 ∙ 10 = 2,84 кг.

Определим расход железной руды по предварительному балансу необходимого кислорода, поступающего из различных источников:

1.Содержание FeO + Fe₂O₃  в основном шлаке принимаем 11%. Количество Fe₂O₃  в шлаке в 3 – 5 раз меньше содержания FeO в шлаке. Затрачивается кислорода на образование окислов железа в шлаке при условии, что в нём содержится 8,5% FeO и 2,5% Fe₂O₃, кг: FeO       2,84 ∙ 0,085 = 0,241,     

Fe₂O₃    2,84 ∙ 0,025 = 0,071.

Количество кислорода, необходимое для образования этих окислов железа, кг:

0,241 ∙  16 : 72 + 0,071 ∙ 48 : 160 = 0,075 кг.

2.На образование окислов железа в сбегающем шлаке требовалось кислорода, кг:

      FeO       4,44 ∙ 0,298 = 1,323,     

Fe₂O₃    4,44 ∙ 0,06 = 0,266

     1,323 ∙ 16 : 72 + 0,266 ∙ 48 : 160 = 0,374 кг.

3.Примем, что из атмосферы печи поступило  кислорода 8 кг/ (м²∙ч) при условии работы     печи с интенсификацией топлива применением кислорода и магнезитохромитовым сводом.  Следовательно, на каждые 100 кг металлической ванны за 1- период от начала завалки до полного расплавления ванны при площади пода 67 м² для садки 270 т и длительности указанного периода 5 часов, поступит кислорода:

     8 ∙ 67 ∙ 5 = 2680 кг