Технология выплавки стали 30хгса

• Увеличением скорости взаимодействия металла со шлаком или газовой фазой вследствие значительного увеличения контактной поверхности между этими фазами, а также благодаря перемешиванию, способствующему дроблению стали на малые объемы с большой поверхностью.
• Улучшением термодинамических условий удаления примесей в результате изменения состава газовой фазы или создания вакуума, обработки шлаком с оптимальными физико-химическими свойствами.
• Методы внепечного рафинирования позволяют решать следующие задачи:
• Обезуглероживание металла до весьма низких концентраций углерода (<0,010%)-достигается обработкой в вакууме, продувкой кислородом вместе с инертными газами.
• Глубокое рафинирование металла от серы (£0,003%) - достигается обработкой шлаком или введением в металл десульфурирующих добавок.
• Раскисление с получением стали мало загрязненной неметаллическими включениями регулируемой формы и размеров достигается вакуумированием или обработкой порошком металлов и других материалов.
• Удаление из металла водорода (£ 2×10-4 %)-вакуумированием.
• Получение металла необходимого состава с регулированием содержания раскислителей и легирующих элементов в узких пределах, а также с уменьшением их угара - вакуумированием, введением раскислителей и легирующих при низком окислительном потенциале контактирующих с металлом шлаковой или газовой фаз.
• Выравнивание состава и температуры металла в объеме ковша, регулировка температуры продувкой инертным газом, дополнительным нагревом в ковше.

2. Агрегат ковш-печь.

    Главный целью процесса обработки стали  в печи-ковше является осуществление  ряда технологических операций быстрее  и эффективнее, чем в обычных  сталеплавильных агрегатах. Агрегат  “Ковш-печь” (АКП) предназначен для  доведения плавки до стандартного состояния  по химическому составу, температуре  и чистки стали от газов и неметаллических  включений.

    Установка печь-ковш также служит своеобразным амортизатором между процессом  выплавки и разливки металла с  высокой точностью по требованиям  к температуре и допускам в  отношении химического состава. В печь-ковше можно еще раз  нагреть металл, задать требуемый  температурный режим и контролировать свойства металла. Также можно задавать точные параметры окончательного химсостава стали при минимальных расходах на ее производство.

    Печь-ковш работает с высоким коэффициентом  мощности и с длинными погруженный  в шлак дугами, которое обеспечивают эффективный ввод мощности.

    В течении этого процесса жидкий металл перемешивается инертным газом, который  подается через пористые пробки, расположенные  в днище ковша. Инертный газ служит также для защиты поверхности  металла от атмосферного воздуха, который  может поступать в процессе обработки  стали через неплотно закрытые щели в поде печь-ковш.

    Установки «Печь - ковш» предназначены для  обработки жидкой стали в сталеразливочном ковше как с использованием установок  по доводки металла (УДМ) и машины скачивания шлака (МСШ), так и без  них. Агрегат печь-ковш позволяет  осуществлять следующие операции:

• снижение содержания серы в стали до необходимого уровня;
• производство стали с содержанием легирующих элементов в заданных узких пределах;
• осуществление отдачи металла на разливку в заданном интервале температур;
• обработка стали активными элементами (кальций, титан, бор, и др.) с максимальным и стабильным усвоением;
• изменение за счет микролегирования морфологию и количество неметаллических включений;
• в случае работы с МНЛЗ агрегат ковш-печь является буферной емкостью, позволяющей подавать металл строго в необходимое время при серийной разливке стали;
• в случае выпуска металла с превышением химического состава по вредным примесям за счет разбавления чистым металлом другой плавки исключить брак металла по химическому составу;
• при аварийной остановке МНЛЗ исключить потери металла путем его подогрева до пуска МНЛЗ в работу.
• Для осуществления рафинирования металла на ковше-печи одним из основных условий является отсечка на выпуске из плавильного агрегата печного окисленного шлака (или его удаление) и наводка рафинировочного шлака.

 

    Конструктивные  особенности агрегатов  ковш-печь.

    Однопозиционные

• стационарный или отворотный портал;
• одиночные или двойные сталевозы или поворотный стенд;

      Двухпозиционные

• отворотный портал с двумя крышками;
• стационарный или подвешенный портал;
• сдвоенные сталевозы или поворотные стенды.

 

    В ходе создания и внедрения отдельных  методов и агрегатов внепечной  обработки стала ясна целесообразность их комбинированного (комплексного) использования  и необходимость компенсации  тепловых потерь при их применении для обеспечения надежности функционирования технологии. В связи с этим интенсивное  развитие получило внепечное рафинирование  металла в агрегате комплексной  обработки стали (АКОС), представляющем комбинацию из установки для обработки  металла в ковше вакуумом и  устройства для подогрева расплава в ковше электрическими дугами до требуемой температуры, и позволяющим  обрабатывать металл рафинирующими  шлаками, инертным газом, порошковыми  смесями и проволокой с различными составами наполнителей; эти устройства могут быть совмещенными в одном  агрегате или размещаться на отдельных  стендах, оснащенных транспортными  средствами для передачи ковша, например, со стенда вакуумирования на стенд  подогрева и обратно. При необходимости  АКОС оборудуется устройством для  удаления из ковша окислительного шлака  после выпуска плавки.

    Эффективность работы агрегата ковш-печь в значительной мере зависит от наличия и надежности работы технологических устройств, основными из которых являются:

• аргонный стенд;
• устройство для вдувания порошка углеродсодержащих материалов в металл (нагнетатель);
• система бункеров, весодозирования и подачи шлакообразующих и легирующих материалов в сталеразливочный ковш;
• трайб-аппарат;
• устройство для верхней продувки стали ароном;
• устройство для измерения температуры и взятия пробы (термопроб);
• машина для скачивания шлака.

 

 

4. ВНЕПЕЧНОЕ ВАКУУМИРОВАНИЕ СТАЛИ

    Вакуумирование  в ковше.

1. Вакуумирование стали в ковше является наиболее простым способом вакуумной обработки стали. Его осуществляют в установках, состоящих из вакуумной камеры и соединенной с ней вакуум - проводами станции вакуумных насосов. При выпуске стали, предназначенной для вакуумирования в ковше, необходимо принять меры с целью попадания возможно меньшего количества шлака в ковш, т.к. при этом уменьшается эффект вакуумирования и возможно восстановления фосфора в сталь.
2. Для вакуумирования стали ковш устанавливают в вакуумной камере, которую закрывают герметичной крышкой. С понижением давления в камере происходит процесс дегазации стали, вызывающий перемешивание металла и шлака выделяющимися пузырьками газа.
3. При вакуумировании нераскисленной стали происходит реакция [C] и [O] с образованием СО. Всплывающие пузырьки СО вызывают интенсивное кипение, которое усиливает массоперенос в металле и экстрагирует из металла водород и азот.
4. Для 10-30т ковшей ®[H]конеч=3-4×10 -4 %, [O]кон=3-9×10 -3 %, [С]кон=0,02-0,07%.
5. Однако, эффект вакуумирования в ковше уменьшается с увеличением массы стали вследствие увеличения ферростатического давления и уменьшения удельной поверхности реагирования. Поэтому применяют электромагнитное перемешивание (f=2-5 Гц) и продувку металла инертными газами, обычно, аргоном. В процессе вакуумной обработки металл охлаждается, что вызывает необходимость перегрева стали в печи на 40-50°С, т.е. на 150-180°С выше температуры ликвидус.

 

 

5. ДУГОВАЯ СТАЛЕПЛАВИЛЬНАЯ  ПЕЧЬ

1. Описание  конструкции ДСП

    Дуговая сталеплавильная печь — основной агрегат для производства стали  в электросталеплавильном цехе.

    В ЭСПЦ установлена дуговая сталеплавильная  печь вместимостью 100 тонн. Печь работает на переменном токе и оборудована  трансформатором мощностью 80 МВ·А.

    ДСП представляет собой сложный агрегат, оснащенный большим количеством  узлов и механизмов, основными  из которых являются: кожух печи и свод, опорная конструкция печи, механизм наклона печи, механизм подъема  и поворота свода, механизм перемещения  электродов, система отсоса и очистки  газов.

    Корпус  электропечи состоит из днища, кожуха, песочного затвора, рабочего окна и  сливного носка. Корпус выполнен сварным  из листового железа толщиной 30-50 мм. Днище служит основанием для кладки огнеупорной футеровки подины и  откосов, образующих ванну для жидкого  металла и шлака. Для улучшения  условий службы футеровки стен используют водяное охлаждение.

    Установленное на печи сводовое кольцо служит для  поддержания огнеупорной футеровки  свода и водоохлаждаемых стен. Сводовое кольцо снабжено кронштейнами для подвески и петлями для  транспортировки.

    Сводовые  уплотнители электродных отверстий  применяются для увеличения стойкости  футеровки свода и уменьшения потерь теплоты с отходящими печными  газами в зазоры между электродами  и кладкой.

    Рабочее окно печи предназначено для обслуживания при подготовке агрегата к плавке и в течение всего технологического процесса. Оно состоит из водоохлаждаемой  арки, рамы, заслонки, порога, гребенки и механизма подъема заслонки. Используя загрузочное окно, проводят осмотр и заправку подины и откосов  всей печи. В заслонке выполнено  отверстие, закрываемое крышкой, для  отбора проб металла, шлака, измерения  температуры.

    Эркерное  отверстие предназначено для  слива металла и шлака из печи в разливочный ковш. Выпуск металла  из печи в ковш осуществляется через  выпускное отверстие.

    Механизм  наклона печи имеет механический привод и предназначен для наклона  агрегата 10-12º для слива металла  в ковш. 

2. Технологическая схема

 

      

3. Технологические pасчёты

    Химический  состав стали 30ХГСА %  ГОСТ 4543-71

 

    Расчётный состав стали 30ХГСА %

 

    Химический  состав шихтовых материалов, % 

    Расчёт  шихты: