Реферат: Разработка технологии плавки стали в электродуговой печи ДСП-80 и расчет ее механизма
💣 👉🏻👉🏻👉🏻 ВСЯ ИНФОРМАЦИЯ ДОСТУПНА ЗДЕСЬ ЖМИТЕ 👈🏻👈🏻👈🏻
Министерство образования Российской Федерации
Волгоградский государственный технический университет
Кафедра '' Машины и технология литейного производства''
Тема: Разработка технологии плавки стали в электродуговой
Обоснование выбора плавильного агрегата
Существенным отличием получения стали в дуговых печах является возможность получения в плавильном пространстве восстановительной или нейтральной атмосферы и различного давления.
Восстановительная атмосфера в электродуговых печах позволяет получить шлак, содержащий в конце плавки не более 1% FeO, что примерно в 10 раз меньше, чем в обычном шлаке мартеновской печи.
Другим отличием является отсутствие в атмосфере печи кислорода. Поэтому ведение окислительных процессов возможно только за счет внешнего кислорода, источниками которого могут быть железная руда и газообразный кислород, вдуваемый в ванну.
По этой же причине имеют место меньшие потери металла на угар.
Возможность ведения плавки на шлаке с более высокой температурой плавления и перегрева в условиях основного процесса облегчает осуществление десульфурации. При основном процессе плавки обеспечиваются все условия, необходимые для получения стали с минимальным содержанием серы.
В тоже время процесс дефосфорации в электродуговых печах хуже.
В электродуговых печах имеются благоприятные условия для переплава высоколегированных отходов. Здесь потери дефицитных легирующих элементов минимальны.
Особенностью выплавки стали в электродуговых печах является возможность работы с одним шлаком, без специального восстановительного периода. Это значительно сокращает продолжительность плавки, расход электроэнергии и улучшает все технико-экономические показатели процесса.
В процессе электроплавки конечный результат предопределяется в основном взаимодействии двух фаз – металлической и шлаковой. В остальных процессах тремя металлической, газовой и шлаковой
Поэтому с точки зрения возможности использования влияния физико-химических факторов на конечные результаты электроплавка является более совершенной. Практически значительное количество дефектов в отливках и слитках из легированных сталей получается из-за плохого качества металла или вызываются и усугубляются четырьмя вредными примесями: кислородом, серой, водородом и фосфором. Электроплавка является наиболее гибким процессом для борьбы с тремя примесями: кислородом, серой и водородом.
Основное преимущество дуговой печи заключается в возможности раскисления и обессеривания металла и легкости его перегрева, поэтому в целях удешевления процесса иногда применяют так называемый «дуплекс-процесс», при котором расплавление скрапа и окисление ведут в более дешевом плавильном аппарате-мартеновской печи, а затем жидкий металл переливают в дуговую печь для рафинирования и доводки до нужного состава. Реже применяют дуплекс-процесс «конвертор-электропечь».
При дуплекс-процессах мощность печи может быть меньше, чем при работе на твердой завалке, так как расплавление скрапа в этом случае отсутствует. Проводящиеся время от времени плавки на твердой завалке выполняют при уменьшенном весе шихты; они из-за меньшей мощности более длительны, но так как проводятся не часто (главным образом после ремонта футеровки), то их удлинение не является существенным. Электрический режим печей, работающих на жидкой завалке, также значительно спокойнее. При наличии жидкого металла, покрытого слоем шлака, дуга горит более стабильный и отсутствуют короткие замыкания из-за обвалов шихты.
Электродуговая печь может быть остановлена или пущена в эксплуатацию в любое время, удобное для производства, и при любом режиме работы.
Капитальные затраты на установку электродуговых печей в среднем на 40% меньше, чем на установку мартеновских печей аналогичной производительности.
Выплавка сталей включает следующие операции: расплавление металла, удаление содержащихся в нем вредных примесей и газов, раскисление металла, и выливание его из печи в ковш для разливки по изложницам или формам. Значение этих операций и требования, которые они предъявляют к дуговой печи, могут быть весьма различными.
Расплавление скрапа необходимо вести по возможности скорее и с минимальным расходом энергии. Зачастую длительность его превосходит половину продолжительности всей плавки и при этом расходуется 60-80% всей электроэнергии. Характерной особенностью периода является неспокойный электрический режим печи. Горящая между концом электрода и холодным металлом дуга нестабильна, ее длина невелика и сравнительно небольшие изменения в положении электрода или металла (обвал, сдвиг подплавленного куска скрапа) вызывают либо обрыв дуги, либо, наоборот, короткое замыкание. Ход плавления шихты в дуговой печи иллюстрируется рис.1. Дуга загорается сначала между концом электрода и поверхностью шихты (рис.1, а), причем для повышения ее устойчивости в первые минуты под электроды обычно подкладывают куски кокса или электродного боя. После сгорания последних начинает подплавляться металл я каплями стекать на подину. В шихте образуются колодцы, в которые углубляются опускающиеся электроды (рис.16) до тех пор, пока они не достигнут подины, на которой во избежание перегрева ее к этому моменту должна быть образована лужа расплавленного металла (рис.1в). Это самый беспокойный, неустойчивый период горения дуги; подплавляемые куски шихты падают на электрод, закорачивая дугу опускании куска шихты под торцом электрода может, наоборот, наступить обрыв тока. Горящая между электродом и расплавленным металлом дуга перегревает металл: начинается размыв и расплавление шихты, окружающей колодцы. Колодцы расширяются, уровень жидкого металла в ванне начинает повышаться, а электроды-подниматься (рис.1в). В конце этого периода почти весь металл оказывается расплавленным; остаются лишь отдельные куски шихты на откосах («настыли», рис.1г), расплавляющиеся последними. Чтобы не затягивать период расплавления, обычно эти «настыли» сбрасывают ломом в глубь ванны. Период расплавления считают законченным, когда весь металл в печи перешел в жидкое состояние. К этому моменту режим горения дуги становится более спокойным, так как температура в печи выше, поверхность металла покрыта слоем шлака, образованным заброшенными в печь в период расплавления кусками извести и всплывающими окислами; длина дуги по сравнению с началом расплавления увеличивается в несколько раз дуга горит устойчивее, количество толчков тока и обрывов уменьшается.
После окончания периода расплавления начинается окислительный период, задачи которого заключаются в следующем: окисление избыточного углерода, окисление и удаление фосфора; дегазация металла; удаление неметаллических включений, нагрев стали.Окислительный период плавки начинают присадкой железной руды, которую дают в печь порциями. В результате присадки руды происходит насыщение шлака F
eO и окисление металла по реакции: (
FeO) =
Fe+[O]. Растворенный кислород взаимодействует с растворенным в ванне углеродом по реакции [C] +[O] =
CO. Происходит бурное выделение пузырей CO, которые вспенивают поверхность ванны, покрытой шлаком. Поскольку в окислительный период на металле наводят известковый шлак с хорошей жидкоподвижностью,
то шлак вспенивается выделяющимися пузырями газа. Уровень шлака становится выше порога рабочего окна и шлак вытекает из печи. Выход шлака усиливают, наклоняя печь в сторону рабочего окна на небольшой угол. Шлак стекает в шлаков и
к, стоящий под рабочей площадкой цеха. За время окислительного периода окисляют 0,3—0,6 % C со средней скоростью 0,3—0,5 % С/ч. Для обновления состава шлака одновременно с рудой в печь добавляют известь и небольшие количества плавикового шпата для обеспечения жидкоподвижности
шлака. Непрерывное окисление ванны и скачивание
окислительного известкового шлака являются непременными условиями удаления из стали фосфора.
Для протекания реакции окисления фосфора 2[P]+5[O] =
( P2
O5); (Р2 O
5)+ 4
(СаО)=(СаО) 4
*P2O5 необходимы высокое содержание кислорода в металле и шлаке, повышенное содержание CaO в шлаке и пониженная температура.
При выплавке легированных сталей в электродуговых печах порядок легирования зависит от сродства легирующих элементов к кислороду. Элементы обладающие меньшим сродством к кислороду, чем железо (никель, молибден) во время плавки не окисляются и их вводят в начальные периоды плавки- никель в завалку, а молибден в конце плавления или в начале окислительного периода.
Хром и марганец обладают большим сродством к кислороду чем железо. Поэтому металл легируют хромом и марганцем после слива окислительного шлака в начале восстановительного периода.
Вольфрам обладает большим сродством к кислороду, чем железо и его обычно вводят в начале восстановительного периода. Он очень тугоплавкий и поэтому ферровольфрам можно присаживать в ванну не позднее, чем за 30 мин. до выпуска.
Этот метод предусматривает перенесение рафинирования металла из электропечи в разливочный ковш. Для рафинирования металла выплавляют синтетический шлак на основе извести (52–55%) и глинозема (40 %
) в специальной электродуговой печи с угольной футеровкой. Порцию, жидкого, горячего, активного шлака (4–5 % от массы стали, выплавленной в электропечи) наливают в основной сталеразливочный
ковш. Ковш подают к печи и в него выпускают сталь. Струя стали, падая с большой высоты, ударяется о поверхность жидкого шлака, разбивается на мелкие капли и вспенивает шлак. Происходит перемешивание стали со шлаком. Это способствует активному протеканию обменных процессов между металлом и синтетическим шлаком. В первую очередь протекают процессы удаления серы благодаря низкому содержанию FeO в шлаке и кислорода в металле; повышенной концентрации извести в шлаке, высокой температуре и перемешиванию стали со шлаком. Концентрация серы может быть снижена до 0,001 %.
При этом происходит значительное удаление оксидных
неметаллических включений из стали благодаря ассимиляции, поглощению этих включений синтетическим шлаком и перераспределению кислорода между металлом и шлаком.
После выпуска стали из печи через объем металла в ковше продувают аргон, который подают либо через пористые пробки, зафутерованные
в днище, либо через швы кладки подины ковша. Продувка стали в ковше аргоном позволяет выровнять температуру и химический состав стали, понизить содержание водорода, удалить неметаллические включения, что в конечном итоге позволяет повысить механические и эксплуатационные свойства стали.
Применение порошкообразных материалов .
Продувка стали в дуговой электропечи порошкообразными материалами в токе газаносителя (аргона или кислорода) позволяет ускорить важнейшие процессы рафинирования стали: обезуглероживание, дефосфорацию,
десульфурацию,
раскисление
металла.
В струе аргона или кислорода в ванну вдуваются порошки на основе извести, плавикового шпата. Для раскисления
металла используют порошкообразный ферросилиций. Для окисления ванны и для ускорения удаления углерода и фосфора добавляют оксиды железа. Мелко распыленные
твердые материалы, попадая в ванну металла, имеют большую поверхность контакта с металлом, во много раз превышающую площадь контакта ванны со шлаковым слоем. При этом происходит интенсивное перемешивание металла с твердыми частицами. Все это способствует ускорению реакций рафинирования стали. Кроме того, порошкообразные флюсы могут использоваться для более быстрого наведения шлака.
Аналитический расчет шихтовых материалов для выплавки стали 15Х18Н22В6М2Л
С= 0,1…0,2%;Mn= 0,3…0,6%; Si= 0,2…0,6%; P< 0,03%; S< 0,035%;Ni= 20…24%; Cr= 16…18%; Mo= 2…3%; W= 5…7%
С=0,15%;Mn=0,45%; Si=0,4%; P<0,03%; S<0,035%;Ni=22%; Cr=17%; Mo=2,5%; W= 6%
Угар элементов составляет: С= -10%, Mn= - 15%, Cr = -15%
Определяем количество возврата собственного производства( ВСП) в металлозавалке:
Определяем количество стального лома в металлозавалке:
Определяем необходимое количество марганца в стале:
Определяем необходимое количество кремния в стале:
Определяем необходимое количество хрома в стале:
Марганца не хватает 13600-390=13210 кг
Определяем необходимое количество никеля в стале:
Кремния не хватает 18400-621=17779 кг
Для того чтобы получить плотные, без дефектов литые изделия необходимо провести окончательное раскисление в ковшах вторичным алюминием из расчета 1,2кг/т, всего 96кг
Расчет механизма подъема свода печи
Расчет механизма подъема свода печи заключается в расчете мощности электродвигателя.
При передаточном числе редуктора i=25 шаге винта s=24 мм и скорости электродвигателя n=1000 об/мин скорость подъема свода
Коэффициент полезного действия привода η=0,29
На основании приведенных данных произведем расчет червячного редуктора
Номинальные частоты вращения и угловые скорости валов редуктора:
Для венца червячного колеса примем бронзу Бр010Ф1, отлитую в кокиль; для червяка – углеродистую сталь с твердостью HRC>45. В этом случае основное контактное напряжение [σH]’= 221 МПа. Расчетное допускаемое напряжение [σН]= [σН]’KFL тогда [σН]= 221*0,67=148 МПа.
Число витков червяка Z1принимаем в зависимости от передаточного числа: при u= 25 принимаем Z1=2
Принимаем предварительно коэффициент диаметра червяка q=12,5 и коэффициент нагрузки К=1,2
Определяем межосевое расстояние из условия контактной прочности
Принимаем по ГОСТ 2144-76 стандартные значения m=8мм и q=12,5, а также Z2=50 и Z1=2
Тогда пересчитываем межосевое расстояние по стандартным значениям m, q и Z2:
длина нарезанной части шлифованного червяка
делительный угол подъема γ при Z1=2 и q=12,5 угол γ=9°05’
Основные размеры венца червячного колеса
Делительный диаметр червячного колеса
наибольший диаметр червячного колеса
При скорости Vs = 5,16 м/с при шлифованном червяке приведенный угол трения ρ΄=1°.
КПД редуктора с учетом потерь в опорах, потерь на разбрызгивание и перемещение масла
выбираем 7-ю степень точности передачи и находим значение коэффициента динамичности Кv = 1,1
Коэффициент неравномерности распределения нагрузки
Проверяем прочность зубьев червячного колеса на изгиб.
Основное допускаемое напряжение изгиба для реверсивной работы [σ-1F]’=51
Расчетное допускаемое напряжение [σ-1F]= [σ-1F]’KFL
Коэффициент долговечности примем по его минимальному значению KFL=0,543
Таким образом [σ-1F]= [σ-1F]’0,543=51*0,543=27,6 МПа.
Прочность обеспечена, так как [σF]< [σ-1F]
Диаметр выходного конца ведущего вала по расчету на кручение при [τk] = 25 МПа
Но для соединения его с валом электродвигателя примем dв1= dдв=32мм; диаметры подшипниковых шеек dп1=45мм.
Расстояние между опорами червяка примем l1=dаМ2=430мм
Диаметры подшипниковых шеек dп2=65мм, диаметр вала в месте посадки червячного колеса dк2=70.
Длительность плавки на печах емкостью 5-100т составляет 3,5-6,5 ч. Длительность заправки возрастает с 15-20 до 35 мин при росте емкости печи, длительность завалки равна 5-10 мин. Продолжительность периода плавления составляет 1,2-3,0 ч, возрастая при увеличении емкости печи. Длительность окислительного периода изменяется в пределах 0,5-1,5 ч. Длительность восстановительного периода обычно уменьшается при росте емкости печи для 80–т печах составляет 30-40 мин.
Выход годных слитков по отношению к массе шихты при выплавке стали составляет 88-90% ; выход годных слитков по отношению к массе жидкого металла равен 98- 98,5% для слитков массой 4-6,5т и 97-97,5% для 1-2т.
Простои составляют 4-9% календарного времени. Доля исходных материалов в себестоимости 90-94% для высоколегированных сталей.
Важным техническим показателем процесса электроплавки является расход электроэнергии на 1т стали.Расход электроэнергии колеблется в пределах от 500 до 1000 квт*ч на 1т. Эти величины приблизительно соответствуют расходу теплоты 500-900 тыс. кал, что на 25-35% меньше расхода теплоты в мартеновском процессе.
Некоторые технико-экономические показатели плавки в электродуговой печи
Средняя продолжительность плавки в ч
Средняя стойкость свода – количество плавок
Средняя стойкость стен – количество плавок
Для увеличения показателей необходимо увеличивать мощность трансформатора, вести плавку на одном шлаке, применять кислород, электромагнитное перемешивание, вдувание порошков и т.д.
В печах большой емкости при выплавке углеродистых сталей на твердой завалке и использовании кислорода получены следующие примерные показатели процесса: производительность 26,8 т/ч, удельный расход электроэнергии 500 квт ч/т, расход электродов 4,6 кг/т, расход огнеупорного кирпича для стен электропечи 1кг/т, расход кирпича для свода 1,2 кг/т, расход кислорода 1,4 м³/т.
С определенным эффектом используют и вдувание в металл различных порошков. Например, вдувание в расплавленную сталь в струе кислорода смеси извести и плавикового шпата в течении 6-10 мин позволяет снизить в стали содержание фосфора с 0,07 до 0,01%. Удельный расход кислорода при этом составляет 4-5 м³/т, расход извести и плавикового шпата соответственно составлял 20-6,5 кг/т. В других случаях для науглероживание стали, вдувают смесь пылевидного графита и кокса.
При дефицитности электроэнергии экономически целесообразно вести плавку в электродуговых печах, применяя топливно-кислородные горелки. Использование в качестве топлива пропан заменяется 1 кг пропана 10-11 квт ч электроэнергии. Горелки используют при выключенном электрическом токе на протяжении части периода расплавления, в этом случае горелка компенсирует до 60% теплоты, требующейся для расплавления шихты при включенном электрическом токе в течении всего периода расплавления. Расход электроэнергии сокращается на 30-35%. Продолжительность плавки увеличивается на 20%. Горелки работают в течение всего времени плавки при сокращенной на 50% электроэнергии. В этом случае за счет топлива вводят в электрическую печь около 45% требующейся теплоты. Общий расход электроэнергии сокращается на 20%, а максимально необходимая мощность в отдельные моменты плавки на 50%.
Преимущество использования горелок является возможность применения электрооборудования с меньшей установочной мощностью, в результаты чего сокращаются капитальные затраты на строительство плавильного агрегата. Производительность печи повышается на 6-7%.Горелки могут быть использованы при полной подаче электроэнергии до момента расплавления примерно 50% шихты. Затем расплавление продолжается при уменьшенном на 50% количестве подаваемой электроэнергии. Общий расход электроэнергии сокращается на 20%, продолжительность плавки на 25%, производительность печи увеличивается на 30%.
1. Леви Л.И. Основы теории металлургических процессов и технология плавки литейных сплавов. - М.: Машиностроение,1970.- 496с.
2. Воскобойников. В. Г. Общая металлургия. - М.: Металлургия ,1985.- 480с.
3. Толоконников Л.С. Расчет механизмов электродуговых печей. - М.: Металлургия ,1964.- 286с.
4. Дуговые сталеплавильные печи. Атлас конструкций - М.: Металлургия,1976.-172с.
Название: Разработка технологии плавки стали в электродуговой печи ДСП-80 и расчет ее механизма
Раздел: Рефераты по металлургии
Тип: реферат
Добавлен 14:11:27 12 июля 2005 Похожие работы
Просмотров: 9983
Комментариев: 22
Оценило: 19 человек
Средний балл: 4.1
Оценка: 4 Скачать
Обоснование выбора плавильного агрегата
Расчет механизма подъема свода печи
Срочная помощь учащимся в написании различных работ. Бесплатные корректировки! Круглосуточная поддержка! Узнай стоимость твоей работы на сайте 64362.ru
Если Вам нужна помощь с учебными работами, ну или будет нужна в будущем (курсовая, дипломная, отчет по практике, контрольная, РГР, решение задач, онлайн-помощь на экзамене или "любая другая" учебная работа...) - обращайтесь: https://clck.ru/P8YFs - (просто скопируйте этот адрес и вставьте в браузер) Сделаем все качественно и в самые короткие сроки + бесплатные доработки до самой сдачи/защиты! Предоставим все необходимые гарантии.
Привет студентам) если возникают трудности с любой работой (от реферата и контрольных до диплома), можете обратиться на FAST-REFERAT.RU , я там обычно заказываю, все качественно и в срок) в любом случае попробуйте, за спрос денег не берут)
Да, но только в случае крайней необходимости.
Реферат: Разработка технологии плавки стали в электродуговой печи ДСП-80 и расчет ее механизма
Курсовая Работа На Тему Маркетинг В Индустрии Гостеприимства
Экономическая Психология Реферат
Сочинение Осенний Карнавал На Лесной
Реферат по теме Мифологические мотивы в поэме В. Иванова Прометей
Реферат по теме Лев Карсавин
Михаил Эсс Таллин
Терминология В Гимнастике Реферат
Реферат Этапы Подготовки Письменных Документов
Реферат: Контроль исполнения налогового законодательства в организациях хозяйствования
Гдз Сочинение Описание Человека 7 Класс
Курсовая работа по теме Физиологическое обоснование занятий йогой с женщинами в период беременности
Республика Реферат
Контрольная Работа По Нем Яз 7 Класс
Реферат: Хаос и упорядоченность современных экономических форм. Скачать бесплатно и без регистрации
Реферат На Тему Культура Словаччини
Книга: Книга вымышленных существ
Контрольная Работа По Истории 5 Класс Годер
Реферат по теме Креационизм и эволюционизм
Сколько Аргументов Нужно Для Итогового Сочинения
Реферат: History Of Punk Rock Essay Research Paper
Реферат: Форма правления в Великобритании
Реферат: Динамическое программирование (задача о загрузке)
Доклад: Нетрадиционные учения о происхождении человека