12Х8ВФ

 

Преимущества  ДСП:

Использование электрической энергии (электрического тока), возможность расплавить шихту (металлолом) практически любого состава, точное регулирование температуры  металла и его химического  состава подтолкнуло промышленность к использованию ДСП в ходе второй мировой войны для производства легированной стали, качественного литья и, как следствие, деталей оружия и боеприпасов. Сегодня дуговые сталеплавильные печи производят различные сорта сталей и чугунов, а также могут являться источником сырья (полупродукта) для АКП и МНЛЗ.

 

Недостатки  ДСП:

Высокий местный перегрев под электродами; трудность перемешивания и усреднения химического состава чугуна; значительное количество продуктов горения и  шума во время работы.

 

Из  агрегатов внепечной обработки  выберем агрегат ковш-печь.

 

Агрегат ковш-печь, также называется агрегатом комплексной обработки стали (АКОС) — это звено в единой технологической схеме с дуговыми печами, конвертерами и мартенами для доведения металла в ковше, после его выпуска из плавильного агрегата, до заданной температуры и химического состава.

Широкое распространение при внепечной обработке стали получил разработанный в 1971 г. фирмой Daido Steel (Япония) процесс рафинирования в сталеразливочном ковше с использованием подогрева металла электрической дугой (процесс LF — Ladle Furnace). Установка, на которой реализуется этот процесс, получила название «Агрегат ковш-печь» (АКП).

Агрегат ковш-печь используется в комплексе  с плавильными агрегатами, в которых  выплавляется полупродукт, в качестве таких агрегатов используются кислородные  конвертеры, дуговые и мартеновские печи, в которых проводятся расплавление металлолома и ферросплавов с  малым угаром и проводится окислительный  период. Затем металл сливают в  стальковш, по возможности исключая попадание в него печного шлака. До и во время выпуска металла в ковш отдаются раскислители, шлакообразующие и легирующие материалы.

В случае попадания в ковш большого количества окисленного шлака, его удаляют. После выпуска металла ковш поступает  на агрегат ковш-печи, где проводятся операции окончательного раскисления, десульфурации, легирования и модифицирования. Ковш накрывается водоохлаждаемым или футерованным сводом с отверстиями для введения графитированных электродов, подачи присадок и контроля процесса, наводят свежий высокоосновный шлак, обладающий высокой десульфурирующей способностью и защищающий металл от вторичного окисления окружающей атмосферой.

Основные  требования к АКП: контроль атмосферы  над ванной, регулируемый нагрев металла, интенсивное перемешивание ванны  без загрязнения металла атмосферой (вторичного окисления, азотирования), наведение высокоосновного восстановительного шлака.

Агрегат ковш-печь снабжен устройствами для  введения сыпучих материалов (бункерная  эстакада с весодозирующими устройствами) и трайб-аппаратами для введения материалов в виде проволоки. Нагрев металла на АКП осуществляется также, как дуговых печах (ДСП), но мощность трансформаторов установок ковш-печь значительно меньше, чем используется на дуговых печах и составляет 100—160 кВА/т. Это объясняется отсутствием такой энергозатратной стадии, как расплавление лома, тепло затрачивается только на расплавление вводимых материалов и поддержание температуры металла. Кроме этого, мощность подвода тепла ограничивается повышенным износом кладки ковша выше уровня металла ввиду малого (по сравнению с дуговой печью) диаметром ковша. Удельный расход электроэнергии на АКП составляет примерно 10 % от суммы всех энергозатрат на выплавку стали.

Во  время обработки через днище  ковша осуществляется продувка металла  инертным газом (аргон или азот) для  перемешивания металла с целью  усреднения его по химическому составу  и температуре, кроме этого продувка металла способствует выведению  неметаллических включений из металла. Вдувание газа осуществляется через  пористые пробки, от одной до трех штук на крупнотоннажном ковше. Также  возможно электромагнитное перемешивание  металла.

После достижения заданных значений по химическому  составу и температуре, ковш с  металлом передают на обработку на другие агрегаты или на разливку.

Использование агрегатов ковш-печь позволило вынести  из плавильных агрегатов восстановительный  период и доводку металла, что  резко повысило производительность сталеплавильного производства, В электросталеплавильном производстве за счет исключения резкого  перепада окисленности ванны удалось значительно сократить расход огнеупоров, использовать одношлаковую технологию и технологию работы с «болотом» (оставленным в дуговой печи шлаком предыдущей плавки), что привело к значительному снижению расхода электроэнергии.

Возможность подогрева металла вне плавильного  агрегата значительно повысила гибкость всего производственного цикла  выплавки стали: использование агрегатов  ковш-печь сделало участок внепечной  обработки металла «временнЫм буфером», позволяющим демпфировать рассогласование стадий выплавки и разливки.

Разливка  стали

Для того, чтобы определить, какой  именно метод разливки стали необходим  для 12Х8ВФ, необходимо показать, какие вообще существуют методы разливки стали.

В настоящее время существуют следующие  способы разливки стали:

• В изложницы
• Сверху
• Сифоном
• Непрерывная разливка стали

При разливке сверху каждая изложница (чугунная форма для получения слитков) наполняется раздельно; при сифонной разливке происходит одновременное наполнение нескольких    изложниц;    при    этом в каждую изложницу сталь поступает снизу, через   отверстие в дне изложницы.

При разливке стали на машинах непрерывного литья металл из промежуточного ковша  поступает в бездонную водоохлаждаемую изложницу — медный кристаллизатор с двойными стенками, между которыми циркулирует вода для охлаждения. Внутреннее сечение кристаллизатора имеет форму формируемой непрерывной заготовки. В кристаллизаторе в результате быстрого охлаждения образуется наружная твердая корка заготовки, внутри которой еще остается жидкий металл. По мере выхода из кристаллизатора слиток попадает в зону вторичного охлаждения, где он обильно снаружи поливается водой. В результате этою происходит затвердевание центральной части заготовки. Движение заготовки вниз осуществляется с помощью системы тянущих роликов. После роликов непрерывную заготовку с помощью газового резака разрезают на мерные длины.

Быстрорежущие стали изготавливают  классическим способом (разливка стали в слитки, прокатка и проковка). Таким образом, для производства слитков стали 12Х8ВФ можно использовать как разливку в изложницы, так и непрерывную.

Раздел 3. Технология выплавки.

Блок-схема процесса производства стали 12Х8ВФ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

В качестве шихты  будем использовать 80% лома стали марки Б41 и 20%  А3.

Химический состав лома Б41:

C	Si	Mn	Ni	S	P	Cr	W	V
до   0.15	до   1,2	до   0.5	до   0,4	до   0.04	до   0.03	4,5-8,5	0,4-2,4	0,2-1,2

 

Химический  состав в % материала   А3

ГОСТ   31334 - 2007 

C	Si	Mn	S	P	Cr	Mo	V	Cu
до   0.4	до   0.5	до   1.6	до   0.04	до   0.04	до   0.5	до   0.4	до   0.1	до   0.3

 

Расчет  металлошихты:

 

 

 

Химический состав в % материала    12Х8ВФ

C	Si	Mn	Ni	S	P	Cr	W	V
0.08 - 0.15	до   0.6	до   0.5	до   0.6	до   0.025	до   0.03	7 - 8.5	0.6 - 1	0.3 - 0.5

 

Расчетный химический состав в % материалла 12Х8ВФ

C	Si	Mn	Ni	S	P	Cr	W	V
0,12	0,6	0,3	0,3	0,015	0,024	8	0,8	0,4

 

Для плавки металла с необходимым  содержанием элементов будем  использовать 80% лома Б41 и 20% лома А3.

Б41, 80%

C	Si	Mn	Ni	S	P	Cr	W	V
0,08	0,6	0,3	0,2	0,02	0,02	7	1,5	0,8

 

А3, 20%

C	Si	Mn	Ni	S	P	Cr	W	V
до   0.4	до   0.5	до   1.6	0	до   0.04	до 0,04	до   0.5	0	до   0.1

 

Определим усредненный состав лома.

C	Si	Mn	Ni	S	P	Cr	W	V
0,1	0,54	0,44	0,2	0,015	0,02	4	0,8	0,4

 

В процессе плавления шихты компоненты выгорают. Вследствие чего для расчета  нам необходимо полученные ранее  значения в завалку умножить на коэффициент  усвояемости компонентов.

C	Si	Mn	Ni	S	P	Cr	V	W
0,1*0,9	0,54*0,97	0,44*0,3	0,2*0,97	0,015*0,9	0,02	4*0,8	0,8*0,2	0,8*0,75
0,09	0,5238	0,132	0,194	0,0135	0,02	3,2	0,16	0,6

 

Сравнивая полученные значения после расплавления шихты с принятым составом марки 12Х8ВФ, можно сказать, что в качестве ферросплавов необходимо добавить:

 

-ферромарганец; 66%

-ферроникель; 70%

-феррохром; 69%

-Феррованадий; 70%

а так же кокс.

	C	Si	Mn	Ni	S	P	Cr	V	Fe
Ферромарганец ФМн95	0,2	1,8	95		0,05	0,07
Феррохром ФХ001А	0,01	0,8			0,02	0,02	70		28,95
Ферроникель MCLP	0,04	1		50		0,02	0,5		48,44
Феррованадий ФВд75У	0,1	0.8	0,4	0	0,05	0,05	0.5	70-80	0