Плавка стали с окислением

Тип работы:
Реферат
Предмет:
Производство и технологии


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

Исходные данные

Марка сплава

Производительность печи, т/ч

Масса металла, заливаемого в форму, кг

Толщина стенки отливки, мм

Сталь 25Л

6

650

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

85

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

100

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

40

0,06

0,124

0,24

0,02

0,02

Всего

100

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.

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой