Дипломная работа: Влияние водорода на свойства стали

В процессе легирования сталь попадает в марочные пределы по всем элементам, кроме углерода и серы. Необходимо принять меры по десульфурации стали и вводу углерода.

Для десульфурации существует целый ряд материалов и способов их введения в ковш, главными из которых являются: обработка расплава жидкими синтетическими шлаками, использование металлического кальция и сплавов на его основе, эжекция  мелкодисперсных специальных шлаковых смесей, а также применение кусковых твердых шлакообразующих.

Наиболее простым и сравнительно легко организуемым способом в условиях сложившейся технологии в существующих цехах является использование кусковых твердых шлакообразующих смесей (ТШС) /12/.

Расчет десульфурации стали с использованием ТШС проводится на 100 кг. стали. Для начала необходимо оценить массу и состав сформировавшегося в ковше шлака.

Масса стали в ковше 250 т.

Далее оцениваются составляющие, вносимые ТШС. Расход ТШС принимается 15 кг/т или 1,5 кг/100 кг. стали; состав – 75% извести; 25% плавикового шпата.

Следовательно, ТШС внесет извести: 1,5 · 0,75 = 1,125 кг.

Состав извести принимается следующий, масс. доли  %: СаО – 85; MgO – 8; SiO2 – 2; п.п.п – 5.

Следовательно, известь внесет в шлак, кг:

- СаО………………………. 1,125  · 0,85 = 095;

- MgO ……………………... 1,125 · 0,08 = 0,09;

- SiO2 ……………………… 1,125  · 0,02 = 0,022.

Далее оцениваются составляющие, вносимые печным шлаком. Принимается, что в ковш попадает печной шлак в количестве 6 кг/т стали или 0,6 кг/100 кг. металла.

Состав печного шлака в печи на выпуске, массов. доли, %.

СаО – 47,9; SiO2 – 18,57; FeO – 12,9; MnO – 1,7; MgO – 8,5; P2O5 – 0,88; Al2O3 – 2,44.

Следовательно, печной шлак внесет, масс. доли, кг.

CaO – 0,28; SiO2 – 0,11; FeO – 0,07; MnO – 0,02; MgO – 0,05; P2O5 – 0,005; Al2O3 – 0,01.

Количество и состав шлака представлены в таблице 14.

Таблица 14 – Количество и состав шлака, кг.

Коэффициент распределения серы определяется по уравнению (17):

             ,            (17)

где а0 – активность кислорода в стали можно определить из следующего уравнения

         lgfs = 0,11 · 0,04 + 0,063 · 0,36 + 0,29 · 0,014 – 0,026 · 0,58 – 0,028 · 0,032 = 0,055

                                                                                           (18)

где аAl – активность алюминия в стали

      аAl2O3 – активность глинозема в образующейся шлаковой фазе

                                                     КAl · aAl2O3 = K’Al                                              (19)

         Константа  K’Al приближенно определена и равна:

         - для шамотной футеровки K’Al = 10-12;

         - для высокоглиноземистой футеровки K’Al = 10-13

         Допуская, что  аAl ≈ [Al] = 0,025, получим выражение для определения аО

                                                                                                          (20)

         Принимая футеровку ковша высокоглиноземистую (К’Al = 10-13)

         Ls = 57

         Содержание серы в ковше определяется по уравнению:

                                                                                                                 (21)

         где λ – кратность шлака, λ = 0,029

         Степень десульфурации определяется по уравнению:

                                                                                                (22)

2.2.7   Раскисление и легирование стали

Предварительное раскисление металла производят в ковше, непосредственно при выпуске, присадкой алюминия для снятия переокисленности металла  и производят науглероживание вдуванием коксовой мелочи под струю. Выпуск металла производится при достижении   температуры не ниже 1630ºС. При выпуске металла из печи производится отсечка шлака с помощью скриммерного желоба.

Присадка ферросплавов в ковш во время продувки позволяет достичь большей их экономии за счет более высокой степени усвоения  легирующих элементов, достигающей для большинства элементов по многочисленным литературным данным величины более 90%.

При выпуске металла из печи содержание углерода в стали равно 0,04. По содержанию углерода по эмпирической формуле легко найти массовую долю растворенного кислорода в стали [О].

                                       аО = \0,00252 + 0,0032/[С]                                             (23)

где  [С]   - содержание углерода в металле перед выпуском из печи,

                  массов. доли, %

                                                              аО  = [О]                                                              (24)

         [О]  = 0,00252 + 0,0032/0,4 = 0,011%

         Раскисление стали алюминием проходит по реакции:

                                                        2[Al] + 3[O] = (Al2O3)                                            (25)

                                                        K = a2Al  · a3 o/aA1203                                                  (26)

        a2Al  · a3o = K  ·  aA1203  ≈ K’

где  aAl и  ao – активности алюминия и кислорода в металле;

        К – константа равновесия реакции;

        aA1203 – активность глинозема в шлаковой фазе.

         При преобразовании чистого Al2O3 можно принять aA1203 = 1

         Для связывания 0,011% кислорода потребуется алюминия 0,012%.

         В процессе выпуска металла основная задача сводится к тому, чтобы раскислить сталь. Поэтому  на выпуске вводим чушкового алюминия, с учетом угара 30% в количестве 0,017 кг/100 кг стали или 42,5 кг/плавку.

         Для науглероживания будем применять коксик следующего состава:

         S – 0,05%, C – 82%

         Коксик = 1000  · (0,36 – 0,04)/82 · 0,5 = 7,8 кг/т.

         На всю выплавку необходимо 1950 кг. Внесет         S = 0,00039%

         В процессе внепечной обработки легируем ферромарганцем ФМи75, ферросилицием ФС85, феррохром ФХ800 (химический состав ферросалавов приведен в таблице 15). Ферросилиций, феррохром и ферромарганец присаживаются в ковш во время продувки.

Таблица 15 – Химический состав ферросплавов

      Содержание остаточной массовой доли легирующих и примесей в стали перед легированием составляет марганца – 0,088%, кремния – следы, углерода – 0,36%, серы – 0,012%, фосфора – 0,011%, хрома – 0,3%.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13