|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
АвтоАвтоматизацияАрхитектураАстрономияАудитБиологияБухгалтерияВоенное делоГенетикаГеографияГеологияГосударствоДомДругоеЖурналистика и СМИИзобретательствоИностранные языкиИнформатикаИскусствоИсторияКомпьютерыКулинарияКультураЛексикологияЛитератураЛогикаМаркетингМатематикаМашиностроениеМедицинаМенеджментМеталлы и СваркаМеханикаМузыкаНаселениеОбразованиеОхрана безопасности жизниОхрана ТрудаПедагогикаПолитикаПравоПриборостроениеПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРадиоРегилияСвязьСоциологияСпортСтандартизацияСтроительствоТехнологииТорговляТуризмФизикаФизиологияФилософияФинансыХимияХозяйствоЦеннообразованиеЧерчениеЭкологияЭконометрикаЭкономикаЭлектроникаЮриспунденкция |
Обработка стали на вакууматореОбработка стали на установке ковш-печь Сталеразливочный ковш с металлом краном г/п 280+80+5 т устанавливается на один из двух сталевозов печи-ковша, которым подаётся в рабочую позицию под крышку установки для проведения комплексной доводки металла. Время обработки ~55 мин. Управление процессом доводки осуществляется из поста управления. Шлакообразующие в кош-печь подают в виде порошкообразной смеси из извести и плавикового шпата. Известь производят на территории ЛПК в известково-обжигательном цехе. По ТУ 0750-009-99637759-2010 в качестве карбонатного сырья для производства извести используют известняк класса С-1. В техническом руководстве эксплуатации ковш-печи за ноябрь 2007 года прописано следующее: Добавление шлака (извести и присадок) должно быть разделено на 1 – 3 этапа. После каждого добавления шлак необходимо расплавить (мощность дуги) и перемешать путем продувки аргоном. В нормальных условиях эксплуатации общее количество шлака при Выпуске + Обработке КП составляет 9 - 12 кг/тонну. Кратность шлака не превышает 1,2 %. В настоящее время применяют кратность шлака 1,5% и больше. По достижении заданной температуры и химического состава ковш с металлом, не имеющим особых требований по чистоте, со сталевоза ковш-печи литейным краном передаётся на разливку на МНРС. Обработка стали на вакууматоре Стали, имеющие повышенные требования по чистоте металла, подвергаются вакуумированию. До поступления на вакууматор, ковш с металлом после обработки на печи-ковше краном передается на машину скачивания шлака и устанавливается на стенд наклона ковша. Высокосернистый рафинировочный шлак, наведенный на установке печь-ковш, удаляется из ковша с помощью скребка. Продолжительность процесса скачивания шлака в пределах 5-10 мин. Затем ковш литейным краном передаётся для обработки на вакууматор, где устанавливается в одну из камер, подключается через продувочные пробки к линии продувки аргоном. После этого проводят дегазацию. В технологическом руководстве по вакуумной дегазации (ноябрь 2007) написано: Рассеяние в вакууме в основном зависит от используемого агента. Продуктивным агентом является известь. Когда в качестве агента раскисления используют алюминий, известь должна способствовать следующей химической реакции: 3(CaO) + 3[FeS] + [Al] = 3(CaS) + (Al2O3) + 3[Fe] Основные шлаки, (основанные на CaO - SiO2 - Al2O3) обладают способностью высокого поглощения серы. Кроме большого количества шлака и основности, рассеянию способствует более высокая температура стали. Общая продолжительность вакуумирования стали – 55 минут. Управление процессом вакуумирования осуществляется из поста управления. После окончания вакуумной обработки ковш с металлом литейным краном подаётся на разливку на МНРС. 2 Методика расчета Основным направлением борьбы с серой в сталеплавильных процессах остается перевод ее из металла в шлак в соответствии с реакцией: (1) (2) Для смешения реакции вправо необходимо повысить активность СаО в шлаке и глубоко раскислить металл. Эффективность процесса десульфурации оценивается двумя показателями:
(3)
(4) (5) Определяем логарифм константы равновесия реакции десульфурации: (6) Химический состав шлака для каждой плавки и температуру металла возьмем из паспорта плавки. Для этого расчета находм а O. Металл раскисляют алюминием [Al] = 0,02….0,05 % (лекции С.А. Ивлева). Логарифм константы равновесия для реакции раскисления: (Al2O3) = 2[Al] + 3[O] (7) Kр=[Al]2×[aO]3 (8) lg Кр = -64800/T + 20,48 (9) ao = (10) После этого находим коэффициент активности серы по реакции: (11) Содержание элементов возьмем из состава стали. Массовые параметры взаимодействия первого порядка при температуре 1873 К взяты из методического пособия №15, Падерин С.Н., Серов Г.В. 0,11 0,075 -0,026 -0,046 0,035 -0,0084 0,038 0 0 Далее следует её пересчет на температуру металла: (12) После этого все подставим в формулу (5) и найдем Ls. Степень десульфурации можно определить по формуле: (Учебное пособие для практических и курсовых работ (Ивлев С.А.)). (13) где - кратность шлака. Кратность шлака может изменяться в различных пределах. Проанализируем и построим график зависимости степени десульфурации от кратности шлака. После этого построим график зависимости [S]к от кратности шлака. Для этого нужно рассчитать конечное содержание серы в металле по формуле: (14) [S]н возьмем из паспорта плавки. Сравним расчетное содержание серы c фактическим. Сделаем вывод. Использованные паспорта плавок будут размещены в приложениях. 3 Расчетная часть Рассмотрим сталь 13ХФА. Паспорт плавки из приложения А. Таблица 1 – Состав стали
Таблица 2 - Состав шлака по протоколу плавки в АКП
По протоколу извести в ковш дали 1396 кг + 521 кг п. шпата. В извести содержится 90 % CaO. В п. шпате 97% CaF2, из п. шпата образуется CaO: 521*0,97*56/78 = 363 кг, значит масса CaO равна 1396*0,9 + 363 = 1619 кг. Масса шлака равна 1619/0,45 = 3598 кг. Исходя из полученной массы шлака на плавку в 160 т, кратность шлака составит 3597*100%/160000 = 2,25 %. [S]н = 0,013 % Температуру металла возьмем 1630 ОС или 1903 К. Определяем логарифм константы равновесия по формуле (6): Найдем а O. Металл раскисляют алюминием. Принимаем [Al]=0,03%. Находим логарифм константы равновесия по уравнениям (7)-(10): lg Кр = -64800/1903 + 20,48 = -13,571 Kp = 2,682·10-14 ao = = 0,00028 Находим коэффициент активности серы по уравнениям (11) и (12):
Теперь по формуле (5): Степень десульфурации определяем по формуле (13): При кратности шлака 2: При кратности шлака 2,2: При кратности шлака 2,5: Оценим [S]к расчетное по формуле (14): При кратности шлака 2: ; При кратности шлака 2,2: ; При кратности шлака 2,5: ; По формуле (3) рассчитаем фактическую степень десульфурации: , это при кратности шлака 2,25 и [S]к = 0,002%. Строим график зависимости степени десульфурации расчетной от кратности шлака. График №1 – Зависимость от кратности шлака. Рассмотрим также зависимость конечной расчетной концентрации серы от кратности шлака. График № 2- Зависимость [S]к от кратности шлака.
Теперь рассмотрим все ту же сталь 13ХФА, но используем паспорт плавки из приложения Б. Это паспорта плавок, проведенных подряд, друг за другом. Таблица 3 – Состав стали
Таблица 4 - Состав шлака по протоколу плавки в АКП
Как видно из таблицы 2, состав шлака не меняется. По протоколу извести в ковш дали 1501 кг + 603 кг п. шпата. В извести содержится 90 % CaO. В п. шпате 97% CaF2, из п. шпата образуется CaO: 603*0,97*56/78 = 420 кг, значит масса CaO равна 1501*0,9 + 420 = 1771 кг. Масса шлака равна 1771/0,45 = 3935 кг. Здесь видно, что шлака навели на полтонны больше, посмотрим, что это даст. Исходя из полученной массы шлака на плавку в 160 т, кратность шлака составит 3935*100%/160000 = 2,46 %. [S]н = 0,010 % Температуру металла возьмем 1639 ОС или 1912 К. Здесь Т2 больше, чем Т1 на 9 К. Определяем логарифм константы равновесия по формуле (6): Найдем а O. Металл раскисляют алюминием. Принимаем [Al]=0,038%. Находим логарифм константы равновесия по уравнениям (7)-(10): lg Кр = -64800/1912 + 20,48 = -13,411 Kp = 3,88·10-14 ao = = 0,00030 Находим коэффициент активности серы по уравнениям (11) и (12):
Теперь по формуле (5): , здесь видно, что коэффициенты распределения серы в 1 паспорте и 2 примерно равны. Степень десульфурации определяем по формуле (13): При кратности шлака 2,25: При кратности шлака 2,5: При кратности шлака 2,75: Оценим [S]к расчетное по формуле (14): При кратности шлака 2,25: ; При кратности шлака 2,5: ; При кратности шлака 2,75: ; По формуле (3) рассчитаем фактическую степень десульфурации: , это при кратности шлака 2,46 и [S]к = 0,002%. Строим график зависимости степени десульфурации расчетной от кратности шлака. График №3 – Зависимость от кратности шлака. Рассмотрим также зависимость конечной расчетной концентрации серы от кратности шлака. График № 4 - Зависимость [S]к от кратности шлака.
Вывод: В обоих случаях при повышении кратности шлака расчетное содержание серы в металле падает. В первом случае фактическая степень десульфурации выше, чем во втором, потому что начальное содержание серы в 1 случае было выше, а конечное то же самое. Между фактическим и расчетным результатами есть небольшая разница. Считаю, что такая разница между ними обусловлена тем, что я не учел в расчете активности параметры взаимодействия 2 порядка, и, вероятно, выбрал неверную температуру металла. Хотя из полученных результатов выходит, что фактические значения получились лучше, чем расчетные. Вывод о проделанной работе Я ознакомился с тенденциями роста требований к качеству сталей. Так же ознакомился с влиянием серы на свойства стали, способами её удаления и металла. Ознакомился с технологией внепечной обработки стали, а именно обработку металла в АКП и вакууматоре, и производства извести. Провел физико-химические расчеты поведения серы при обработке стали в АКП. В качестве примера взял 2 паспорта плавки одной марки стали с АКП литейно-прокатного комплекса «ОМК-Сталь». Результаты представил на графиках.
Список литературы: 1) Внепечные и ковшовые процессы обработки стали в металлургии: учебное пособие / Д.В. Валуев; Юргинский технологический институт. - Томск: Издательство Томского политехнического университета, 2010 - 202 с. 2) Известь, ТУ 0750-009-99637759-2010; 3) Технологическое руководство по эксплуатации печь-ковша (ноябрь 2007); 4) Технологическое руководство по вакуумной дегазации (ноябрь 2007); 5) Журнал «Сталь», 2010-2012 г; 6) Журнал «Электрометаллургия», 2011-2012 г; 7) Труды ХI конгресса сталеплавильщиков, Москва - 2011 г. 8) Григорян В. А., Стомахин А. Я., и др. «Физико-химические расчёты электросталеплавильных процессов», М., МИСиС, 2007г.
Поиск по сайту: |
Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Студалл.Орг (0.014 сек.) |