Дипломная работа: Реконструкция сталеплавильного производства ОХМК с целью производства трубных марок сталей повышенной прочности

Полученные результаты позволяют сделать вывод о целесообразности разработки данной технологии обработки металла нетрадиционными шлаковыми смесями.

Рис. 1

3.2 Расчёт дефосфорации в печи

Анализ процесса дефосфорации стали на основе рассмотренной физико-химической модели свидетельствует о том, что для достижения максимальной скорости и полноты удаления фосфора из металла в шлак применяемая для вдувания шлаковая смесь с использованием традиционных металлургических материалов должна содержать оксиды кальция, железа и фторид кальция в определённом соотношении. /5/.

Были проведены лабораторные и промышленные эксперименты в 10 – 20 тонных основных дуговых печах.

Для вдувания применяется шлаковая смесь из 65% извести, 25% железной руды и 10% плавикового шпата в количестве 2,5 – 3% массы металла с размером частиц £2 мм. Порошки вдувают после расплавления шихты при температуре металла £ 1540–1560 °С. Интенсивность вдувания порошков в металл должна составлять ³ 5 – 5,5 кг./мин. на 1 т металла при давлении транспортирующего газа (кислорода) в камерном питателе ³ 0,5 – 0,6 МПа. После окончания вдувания шлаковой смеси осуществляется продувка металла чистым кислородом под давлением 0,7 – 1,0 МПа. до заданного содержания углерода.

Выплавка конструкционных легированных сталей по указанной технологии позволяет за 5 – 6 мин. вдувания порошков снизить концентрацию фосфора в металле до следов и получить его содержание в готовой стали £ 0,005%. После вдувания шлаковой смеси последующая продувка ванны чистым кислородом не приводит к восстановлению фосфора из шлака в металл. Наблюдаемое увеличение содержания фосфора в готовой стали до 0,003 – 0,005% связано с последующим восстановлением фосфора из остатков окислительного шлака, футеровки печи и поступлением его из раскислителей и ферросплавов для легирования стали в восстановительный период плавк. /5/.

В проекте дефосфорация производится шлаковой смесью (табл. 11):

Таблица 11. Химический состав смеси

Исходные данные для расчёта:

– СР – фосфидная ёмкость смеси, СР=1020;

– РО2 – парциальное давление кислорода, РО2=10-10 атм.;

– Т – температура металла, Т=1823 К

Расчётный состав стали 10Г2СФБ в табл. 12.

Таблица 12. Химический состав стали 10Г2СФБ, %

1. Коэффициент распределения фосфора находим по формуле:

lgLP = lgCP + 5/4×lgPO2 + lgfPT – 7325/T – 0,99,

где LP – коэффициент распределения фосфора;

fPТ – коэффициент активности фосфора при температуре не равной 1873 К.

LgfР,

где [j] – концентрация j-го компонента стали, %.

fP – коэффициент активности фосфора при температуре 1873 К.

lgfP = 0,13×0,1 + 0,12×0,35 – 0,032×1,5 = 0,007

lgfpT=lgfp

lgfpT=

fPT = 1

lgLP = lg1020 +5/4×lg10-10 +0,0072 – 7325/1823 – 0,99 = 2,5

LP = 316,2

2. Расчёт степени дефосфорации проводим по формуле:

Результаты расчёта приведены в табл. 13

Таблица 13. Степень дефосфорации

3. Вывод

Так как расчёты исходят из условия равновесия в системе, а в печи равновесия нет, то следует полученные результаты перемножить на некоторый коэффициент приближения реальных условий к равновесным. Принимаем Кпр=0,8.

Фактическая степень дефосфорации представлена в табл. 14

Таблица 14. Фактическая степень дефосфорации

3.3 Раскисления алюминием в ковше

Трубная сталь очень чувствительна к неметаллическим включениям (НВ), особенно к Al2O3. Как известно чем меньше концентрация кислорода в металле, тем меньше образуется НВ, но если они образуются, то лучше всего в жидком металле, где есть возможности для их удаления.

Расчёт выполнен по компьютерной программе «RASK».

Марка стали: 10Г2СФБ

Число компонентов сплава (не считая основы): 5

Расчет проводится по реакции:

m[R]+n[U]=RmUn

где R – раскислитель или легирующий (Al, Ti, Si и др.)

U – примесь (O, N, S, P и др.)

Химический символ элемента R: AL

Химический символ примеси U: O

Коэффициенты реакции:

m=2

n=3

Т=1873 К

Константа равновесия реакции:

lg K=14.02

Концентрации легирующих элементов (% масс.):

C – 0.1

Mn – 1.5

Si – 0.35

В табл. 15 представлены параметры взаимодействия.

Таблица 15. Параметры взаимодействия

Результаты расчётов:

С = -13,8

Д = -11,61

Р = 13,6751

[AL] min=2,24645e-05% [AL] max =0,782444%

[AL] o = 0,0748139% [O] min = 0,000304264%

В табл. 16 представлены результаты расчёта.

Таблица 16. Раскисление алюминием

На рис. 2 представлена кривая раскисления по результатам расчёта.

3.4 Экологические аспекты технологии

3.4.1 Энергоэкологический анализ

Принципиально важно учитывать, что использование конечной продукции ТЭС – электроэнергии приводит к дополнительному загрязнению природной среды. При выражении электроэнергии в единицах первичного условного топлива (1 кВт×ч=0,35 кг у. т.) приведённая масса выбросов, образовавшихся в электроэнергетике, примерно равна, прив. кг/т у.т.:

М=525×ТУ.Э.,

где ТУ.Э. – расход электроэнергии, т у. т.

Приведённая масса вредных веществ в сбросах электроэнергетики составляет около

5% от приведённой массы вредных веществ в выбросах.

Произведём расчёт сокращения выбросов и сбросов за счёт сокращения расхода электроэнергии. Весь расчёт производится на 1 т стали.

Экономия электроэнергии составляет:

DW=0,708–0,623=0,085 тыс. кВт×ч

DТУ.Э.=0,085×103×0,35×10-3=0,03 т у.т.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11