Технология выплавки стали 15ГХ3А

Автор работы: Пользователь скрыл имя, 03 Июня 2013 в 21:50, курсовая работа

Краткое описание

В курсовом проекте был выполнен расчет материального баланса плавки стали 15ХГН2ТА ГОСТ 4543-71 в дуговой сталеплавильной печи 100 т методом переплава легированных отходов. Для выплавки стали 15ХГН2ТА были использованы следующие материалы: отходы 15ХГН2ТА, отходы 20ХГНР, отходы 40ХНМА, отходы 15ХА, чугун передельный, ферросилиций ФС45, ферросилиций ФС75, известь, магнезитовый порошок, зола коксика, плавиковый шпат, электроды, алюминий. Для завалки печи в качестве шихты с учетом угара углерода в период плавления и с учетом науглероживания металла в восстановительный период использовались следующие материалы: отходы 15ХГН2ТА, отходы 20ХГНР, отходы 40ХНМА, отходы 15ХА, чугун передельный.

Вложенные файлы: 1 файл

Сталь 15ХГН2ТА относится к конструкционным легированным сталям.doc

— 614.50 Кб (Скачать файл)

1 ХАРАКТЕРИСТИКА  СТАЛИ 15ХГН2ТА


Сталь 15ХГН2ТА относится к конструкционным  легированным сталям. Содержание

С

Mn

Cr

Ni

Si

Ti

S

P

0,13-0,18

0,7-1

0,7-1

1,4-1,8

0,17-0,37

0,03-0,09

до 0,025

до 0,025


 

Эта сталь обладает следующими механическими  свойствами:

 

Sв

Sт

d5

y

НВ 10-1

KCU

МПа

МПа

%

%

МПа

кДж/м2

930

735

11

55

269

980


 

Где: Sв – предел кратковременной прочности, [МПа];

Sт – Предел текучести для остаточной деформации, [МПа];

d5 – относительное удлинение при разрыве, [%];

у – относительное сужение, [%];

KCU – ударная вязкость, [кДж/м2];

НВ 10-1 – твердость по Бринеллю, [МПа];

 

Из данной марки стали  выполняют следующие детали: зубчатые венцы, шатуны, зубчатые колёса, валы, ролики, и другие особо ответственные детали к которым предъявляются требование высокой прочности, вязкости и износостойкости, а также для деталей, подвергающихся высоким вибрационным и динамическим нагрузкам.

 

 

2 ШИХТОВЫЕ МАТЕРИАЛЫ

 

На основании баланса легированных отходов по заводу принимаем, что  в плавке будут использованы следующие материалы: Отходы марки 15ХГН2ТА –– 40% от общего количества металлической части шихты, отходы марки 20ХГНР –– 20%, отходы марки 12Х18Н10Т –– 20% и отходы марки стали 06Х19Н9Т –– 20%. Расход всех остальных элементов шихтовки плавки определим расчетами.

Состав металлической части  шихты приведен в таблице 1.

 

Таблица 1 Состав металлической части  шихты.

Материал

Содержание, %

С

Mn

Si

Cr

Ni

Ti

Mo

P

S

Отходы 15ХГН2ТА

0.15

1,0

0,2

1,0

1.5

0.05

до 0,02

до 0,02

Отходы 20ХГНР

0,15

0,8

0,25

1,0

1,0

до 0,03

до 0,03

Отходы 40ХНМА

0,35

0,6

0,3

1

1,3

0,15

0,02

0,02

Отходы 15ХА

0,19

0,6

0,25

1

0,02

0,02

ФМн78А

7,0

78,0

2,0

0,05

0,03

ФС45

0,6

45

0,5

0,05

0,03

ФС75

0,54

75

0,4

0,02

0,02

Чугун передельный 

4,35

0,45

0,46

0,08

0,035


 

Принимаем что легированные отходы содержат 1% мусора, состоящего из 75,0% SiO2 и 25.0% Al2O3.


Состав неметаллической части шихты приведен в таблице 2.

 

 

Таблица 2. Состав неметаллической  части шихты.

Материал

Содержание,  %

CaO

SiO2

Al2O3

Fe2O3

MgO

CaF2

S

CO2

Известь

91.5

1.5

1.0

1.5

1.5

0.1

2.9

Плавиковый шпат

1.9

4.0

94.0

0.10

Магнезитовый порошок

2.0

2.0

0.5

95.0

0.5

Зола коксика

4.0

52.0

32.0

10.0

2.0


 

Состав коксика принимаем следующий: 89,6.% С, 0,4% S и 10% золы. Расход магнезитового порошка – 0,1кг в период плавления и 0,1кг в восстановительной период.

 

 

3 ШИХТОВКА ПЛАВКИ

 

Шихтовка плавки сводится к определению  расхода чугуна. Исходным моментом при этом является то, что содержание углерода в металле перед раскислением (в конце плавки) должно быть равным нижнему пределу его в заданной марке стали, т.е. 0,15%. С учетом науглероживания металла в восстановительной период ( в среднем 0, 05%) содержание углерода в металле в начале восстановительного периода (по расплавлении) должно составлять:

[С] РАСПЛ = 0,15 – 0,05 = 0,1 %;                                          (1)

 

Угар углерода в период плавления  зависит от содержания кремния в  шихте и обычно составляет от 0,1 до 0,3%. Мы же примем угар углерода равным 0,2%. Тогда содержание углерода в шихте должно быть:

 

[С]ШИХ = 0,1 + 0,2 = 0,3 %;                                               (2)

 

Среднее содержание углерода в легированных отходах составляет:

 

;                     (3)

 

Так как  среднее содержание углерода в легированных отходах меньше необходимого содержания углерода в металлической шихте, то для повышения содержания углерода в шихте в состав шихты введем передельный чугун (так называемый «чушковый»).

Определим расход передельного чугуна qч

 

                                    (4)

где: qс – 100% выход годной жидкой стали;

        [С]ч – 4,35%–содержание углерода в передельном чугуне;

 

0,3∙100 = 0,2∙(100-qч) + 4,35∙ qч;

Получаем qч = 2,4%, следовательно для обеспечения должного процентного содержания углерода в состав шихты нужно внести 2,4% передельного чугуна, а доля легированного лома составит 97,6%.

Перещитаем процентное содержание в шихте каждую из марок  сталей:


15ХГН2ТА          

20ХГНР                

40ХНМА              

15ХА                    

Определим состав металлической  части шихты по элементам, %

 

[С]ШИХ =        (5)

 

                  (6)

 

         (7)

 

                                       (8)

 

                                       (9)

 

                                             (10)

 

  (11)

 

  (12)

 

Расчет состава шихты приведем в таблице 3.

 

Таблица 3.  Расчетный состав шихты, %

С

Mn

Si

Cr

Ni

Тi

P

S

0.298

0.8

0.246

0,98

1.040

0,01

0.023

0,022


 

Определим количество и  процентное содержание мусора:

 Мусор  %, причем SiO2 будет 0,732%, а Al2O3 0,244%.

 

 

 

4 РАСЧЕТ РАСХОДА ИЗВЕСТИ

 

Расход извести определим по формуле:

                                       (13)

где: Сизв = 91,5% – содержание СаО в шлаке  из всех источников, кроме извести;

        В = 2,2 –  основность шлака по расплавлении;


        (SiO2)изв = 1,5% – содержание SiO2 в извести;

        F = 1,235 количество (SiO2+P2O5) в шлаке из всех источников, кроме извести (таблица 4);

       С = 0,002% – количество  СаО в шлаке  из всех источников, кроме извести (таблица 4);

 Поскольку в электроплавке не используется высокофосфористая шихта, в первом приближении F можно приблизительно принять равным приходу SiO2 из всех шихтовых материалов, кроме извести.

Поступление SiO2 из металлической части шихты рассчитаем по формуле:

;                                          (14)

а результаты занесем таблицу 4.

Для определения F и С заполняем  соответствующие графы таблицы 4, принимая при этом, что в период плавления кремний Si полностью окисляется. Тогда по формуле 13 рассчитаем количество расходуемой извести:

 

 

Таблица 4  Количество и состав шлака  периода плавления

Оксиды

Источники поступления

ВСЕГО

Состав шлака

Металлическая часть шихты

Мусор и окалина

Магнезитовый порошок

итого

известь

кг

%

СаО

0,0020

0,0020

2,75

2,875

2,875

45,12

SiO2

0,527

0,732

0,0020

1,261

0,04

1,308

1,308

20,26

MnO

0,58

0,58

0,58

0,58

9,1

MgО

0,095

0,095

0,04

0,142

0,142

2,23

Cr2O3

0,29

0,29

0,29

0,29

4,55

Al2O3

0,244

0,0005

0,2445

0,22

0,56

0,56

8,79

ТiO2

0,017

0,017

0,017

0,017

0,27

P2O5

0,03

0,03

0,03

0,03

0,47

S

0,0014

0,0014

0,003

0,0044

0,0044

0,07

ИТОГО

1,428

0,976

0,0995

2,5

3,076

5,7894

5,7894

90,86

FeO

0,4113

6,5

Fe2O3

0,04

0,04

0,17

2,64

ИТОГО

0,04

0,04

0,5813

9,14

Продолжение таблицы 4

СО2

 

0,0005

0,0005

0,009

0,009

СО

0,47

0,47

0,47

ИТОГО

0,47

0,0005

0,4705

0,009

0,479

ВСЕГО

1,898

0,976

0,1

2,974

3,14

5,8384

6,3712

100,00

Информация о работе Технология выплавки стали 15ГХ3А