Технология выплавки стали в дуговых печах.

Содержание

Введение.

1. Общая часть.

1.1. Обоснование проекта.

1.2. Технология выплавки стали в дуговых печах.

1.3. Расчет материального баланса плавки стали марки 45Г17Ю3 в основной дуговой сталеплавильной печи с двумя шламами.

1.4. Мероприятия по экономии материальных и топливо энергетических ресурсов.

2. Специальная часть.

2.1 Технология выплавки высокомарганцевой стали 45Г17Ю3 в современных электропечах.

2.2 Выплавка стали 45Г17Ю3 методом окисления примесей.

2.3 Выплавка стали 45Г17Ю3 методом переплава легированных отходов.

2.4 Сравнительная характеристика методов выплавки высокомарганцевой стали 45Г17Ю3.

3. Организация производства

3.1 Организация работы мастера при выплавки стали 45Г17Ю3.

4. Экономика производства.

5. Мероприятие по охране труда и охране окружающей среды.

5.1Мероприятие по охране труда и защите окружающей среды при выплавке стали 45Г17Ю3.

Заключение.

Приложение

Список используемой литературы.

 

 

Введение

Электрометаллургия - отрасль техники, занимающаяся восстановлением металлов из их окислов и получении стали и сплавов различного состава с использованием электрической энергии как источника тепла. Электрическая печь имеет ряд существенных преимуществ перед другими сталеплавильными агрегатами, поэтому высоколегированные инструментальные стали, нержавеющие, жаростойкие и жаропрочные, а также многие конструкционные стали выплавляют только в эликртрических печах.

В электропечи можно получать сталь с низким содержанием серы и фосфора, можно полнее расскислить металл, обеспечить низкое содержание в стали не металлических включений. В электропечи значительно меньше потери легирующих элементов, вводимых в виде ферросплавов, значительно выше использование ценных составляющих, вносимых отходами легированных сталей.

В электропечах легко осуществить быстрый подъем и точное регулирование температуры металлической ванны в узких пределах. В ней можно проводить все металлургические процессы, создавая окислительную, восстановительную или нейтральную атмосферу, можно выплавлять сталь любого состава.

Расчеты показывают, что себестоимость легированной стали, выплавленной в ДСП-l00, ниже, чем себестоимость той же стали, выплавленной в 100 т. мартеновских печах, себестоимость углеродистой и малолегированной стали может быть даже значительно ниже мартеновской. Выплавка сталей мартеновского сортамента, в мощных дуговых печах более выгодна, чем выплавленная в мартеновских печах.

Большое распространение среди высокомарганцевых сталей получила сталь 45Г17ЮЗ. Она используется для изготовления литых деталей, работающих в условиях абразивного изнашивания в сочетании с ударными нагрузками и большими удельными давлениями.

Сталь 45Г17ЮЗ имеет следующий состав:0.40-0.50%С; не более 0.60%Si; 16.0-18.0%Мn; не более 0,030%S; не более 0.040%Р; не более 0.50%Cr; не более 0.50%Ni; 2.40-З.60%Аl.

Развитие промышленности и сельского хозяйства России, увеличение добычи руд черных и цветных металлов и других полезных ископаемых, расширение объемов строительства, совершенствование и реконструкция транспортной системы потребуют существенного роста производства горнорудного, обогатительного, металлургического, сельскохозяйственного, транспортного и строительного оборудования. Это в свою очередь будет способствовать повышению спроса на высококачественные отливки из износостойких сталей, одной из самых распространенных среди которых является

 

высокомарганцевая сталь 45Г17ЮЗ. Из этой стали получают отливки, прокат (рельсы, плиты, листы, прутки) и кузнечные заготовки. Основными потребителями этой стали являются сельскохозяйственное и транспортное машиностроение, заводы горнорудного и обогатительного оборудования, металлургическая и оборонная промышленность. Из стали 45Г17ЮЗ получают в литом или горячедеформированном виде: трубы для магистральных трубопроводов, немагнитные бандажные кольца для электродвигателей.

Относительно высокая хладостойкость отливок позволяет использовать их при весьма низких температурах (-50 С), что имеет важное значение в связи с развитием промышленности и строительства Сибири и на севере нашей страны.

 

 

Общая часть

Обоснование проекта

Основной причиной целесообразности производства стали 45Г17ЮЗ является то, что развитие промышленности и сельского хозяйства России, увеличение добычи руд черных и цветных металлов и других полезных ископаемых, расширение объёмов строительства, совершенствование и реконструкция транспортной системы потребует существенного роста производства горнорудного, обогатительного, металлургического, сельскохозяйственного, транспортного и строительного оборудования. Это в свою очередь будет способствовать повышению спроса на высококачественные детали из износостойких сталей, одной из которых является 45Г17ЮЗ.

Второй причиной является относительная дешевизна легирующих элементов марганца и алюминия. Основная масса поставляемого к нам ферромарганца производится в ближнем зарубежье, а именно на Украине и в Грузии; в России марганцевую руду добывают на Урале (Челябинская и Свердловская область). Помимо этого, существует проект разработки. Усинского месторождения марганцевых руд, которое расположено в Кемеровской области.

 

 

Согласно реакции

3(Si02)+2(CaC2)=3[Si]+2(Ca)+4{CO} содержание кремния в металле может увеличиваться до 0,10%

Поверхностно активными компонентами белого и карбидного шлаков являются СаС2 и CaF2, а неактивными СаО и АI2Оз. Практические данные подтверждают эти положения с увеличением концентрации СаС₂ и CaF₂ в карбидном шлаке сильнее смачивающем металл, загрязненность стали неметаллическими включениями заметна возрастает. При работе на белых шлаках чистота стали по экзонным включениям существенно увеличивается. Плохо также отделяется от металла шлак с высоким содержанием CaF2, поэтому плавиковый шпат часто заменяют боем шамота.

Под белым шпаком выплавляют низкоуглеродистые конструкционные и высоколегированные стали, под белым или слабо карбидным -среднеуглеродистые стали, под карбидным- высокоуглеродистые стали.

В последние годы в электросталеплавильных цехах все большее число сталей как обыкновенного качества, так и качественных выплавляют без восстановительного периода, заключительные этапы рафинирования передаются на агрегатную обработку.

Особенности технологии выплавки стали методом переплава состоит в следующем. На металлургических предприятиях отходы легированной стали, разливаемой в изложницы, могут достигать 25-30% с накоплением этих отходов близких по химическому составу сталей ведут плавки методом переплава без окислительного периода. При ведении плавки методом переплава отсутствуют условия для удаления фосфора из-за низкого содержания FеО в шлаке, поэтому суммарное содержание фосфора в шихтовых материалах не должно превышать его концентрации в готовой стали. Необходимое количество остальных элементов в шихте определяется с учетом состава выплавленной стали и того, что в период плавления они выгорают в следующих количествах %: Al-I00; Ti 80-90; Si 40-60; V-15-25; Мп 15-25; Cr 10-15.

 

Таблица №1

Химический состав шихтовых материалов, %

 

Наименование	С	Si	Mn	Cr	AI	Р	S	Зола	Fe	Летучие
компонентов
Углеродистый лом	0,67	0,20	0,32	-	-	0,038	0,041	-	Ост	-
Ферромарганец	6,0	2,0	72,0	-	-	0,30	0,03	-	-	-
Электродный бой	99,0	-	-	-	-	-	-	1,0	-	-
Ферросилиций 75%	0,12	72,0	0,4	-	2,5	0,04	0,03	-	Ост	-
Феррохром	4,0	2,0	0,4	70,0	-	0,05	0,03	-	-	-
Алюминий	-	-	-	-		-	-	-	2,0	-
Силикомарганец	1,0	18,0	67,0	-	-	0,08	0,05	-	Ост.	-

 

Таблица № 2

Состав шлакообразующих материалов, %

 

Наименование	СаО	MgO	SiO2	Аl2Oз	Fе2Oз	CaF2	Р2O5	СО2	Н2O	S	Сr2O3
Известь свежеобожонная	2,0	3,3	2,5	1,0	0,60	-	0,10	0,2	0,2	0,1	-
Железная руда	0,10	0,3	6,25	2,5	90,0	-	0,15	-	0,7	-	-
Плавиковый шпат	0,40	-	3,1	0,2	0,8	95,0	-	0,3	-	0,2	-
Магнезито-хромит	2,0	66,0	6,5	4,0	11,5	-	-	-	-	-	10,0
Магнезит	3,50	90,25	3,45	0,80	2,0	-	-	-	-	-	-
Зола электродов	11,8	-	56,5	31,7	-	-	-	-	-	-	-
Шамот	0,7	0,3	62,0	35,0	2,0	-	-	-	-	-	-

 

Таблица №3

Таблиц№4.

Количество кислорода, необходимого для окисления примесей.

 

Элемент	Окисляется, кг.
Углерод	0,134
Кремний	0,08
Марганец	0,16
Фосфор	0,0152
Железо	1,974
Железо	1,974
Всего:	4,3372

 

В металле, содержащем 1,2% С содержание растворенной закиси железа составит 0,06%.

Так как данные по формуле Феттерса завышены, то принимаем содержание кислорода в металле: 0,0018%. 0,0018*4,5=0,0072% FeO, т.е. приближенно 96*0,0072: 1 00=0,069 кг. FeO, для того потребуется: кислорода 0,0069* 16:72=0,0015 кг, железа 0,0069-0,0015=0,0054 кг. Общая потребность в кислороде 1,974+0,0015=1,9755 кг.

Во введенной железной руде содержится 0,90 кг Fе₂О₃или 0,27 кг кислорода и 0,63 кг железа.

2. Необходимо внести в металл, газообразного кислорода:

1,975-0,27=1,705.

3. Количество железа к моменту растворения составит:

98,731-1,974-0,0054+0,63=97,3 кг.

Состав металла в первой пробе по расплавлении: кг %

Кг %

С-О,536 0,545

Si-0,06 0,06

Мп-0,16 0,16

S-0,041 0,041

Р-0,0152 0,015

FeO-0,0089 0,007

Fe-97,382 99,172

98,201 100,00

Шлак периода плавления.

Поступает в шлак из металла, кг:

Si02 0,06*60:28=0,128

МnO 0,0152*142:62=0,034

Р₂O₅ 0,0152* 142:62=0,034

FeO 1,974*0,12*72:56=0,304

Fе₂O₃ 1,974*0,03* 160: 112=0,084

Поступает в шлак с известью (кол-во извести 2,5 кг) кг:

CaO (2,5*92,0)/100=2,300

MnO (2,5*3,3)/100=0,082

SiO2 (2,5*2,5)/100=0,063

AL2O3 (2,5*1,0)/100=0,025

Fe2O3 (2,5*0,60)/100=0,015

P2O5 (2,5*0,1)/100=0,003

Поступает в шлак с рудой (количество железной руды 1 кг) кг:

CaO (1,0*0,10)/100=0,001

Mg (1,0*0,3)/100=0,003

SiO2 (1,0*6,25)/100=0,063

Al2O3 (1,0*2,5)/100=0,025

P2O5 (1,0*0,15)/100=0,002

 

 

Таблица №5.

Источник поступления окисла	СаО	MgO	Si02	Аl2Оз	FeO	Fе20з	МпО	Р205	Сr20з	Всего
Металл	-	-	0,128	-	0,304	0,084	0,206	0,034	-	0,756
Известь		0,082	0,063	0,025	-	0,15	-	0,003	-	2,488
Шамот	0,003	0,002	0,310	0,175	-	0,010	-	-	-	0,500
Свод	0,002	0,066	0,006	0,004	-	0,012	-	-	0,010	0,100
Падина и стены	0,022	0,541	0,021	0,005	-	-,011	-	-	-	0,600
Железная руда	0,001	0,003	0,069	0,025	-	-	-	0,002	-	0,094
Итого кг	2,328	0,694	0,591	0,234	0,304	0,132	0,206	0,039	0,010	4,538
%	51,36	15,29	13,02	0,5	6,69	2,908	4,53	0,85	0,22	100,0

Fe2O3 (1,0*90,0)100=0,900 (Fe2O3 руда расходуется на окисление примесей).

Поступают в шлак с шамотным боем:

CaO 0,5*0,07=0,003

MgO 0,5*0,003=0,002

SiO2 0,5*0,62=0,310

Al2O3 0,5*0,35=0,175

Fe2O3 0,5*0,002=0,010

Окислительный период плавки.

Углерод (97*0,10)/100=0,097 кг к концу окислительного периода в металле

должно быть углерода приблизительно: 0,097 кг; выгорит 0,536 – 0,097 =

0,439

Марганец. К концу периода останется в металле приблизительно 0,12% Mn или (97*0,16)/100=0,156 кг;

Окислится 0,148-0,155=0,007 кг.

Кремний. При продувке кислородом практически окислится весь кремний, т.е. окислится 041 кг.

Фосфор. Считаем, что к концу окислительного периода в металле останется 0,015% P, или (97*0,015)/100=0,014 кг. окислится 0,015-0,010=0,005 кг.

Сера. Из металла удалено 0,01 кг. серы останется в металле 0,02 кг. серы.

Таблица №6.

Таблица №9.

Таблица №10.

Специальная часть

Таблица №1.

Таблица №2.

Таблица №3.

Организация производства.

Экономика производства.

В данной работе представлен ожидаемый эффект от внедрения в производство выплавки высокомарганцевой стали 45Г17Ю3 в современных электропечах.

Статьи затрат	До внедрения
Количество, т/т	Цена, руб./т.	Сумма, руб./т.
1. Сырье и основные материалы
1.1. Железный лом	0,1	14000,00	1400,00
Итого:	0,1	14000,00	1400,00
1.2. Лом отходы производства
Лом стальной углеродистый	0,1	6000,00	600,00
Итого:	0,1	6000,00	600,00
1.3. Ферросплавы и раскислители
Ферромарганец	1,45	68000,00	98600,00
Феррохром	0,718	290000,00	208220,00
Ферросилиций 75%	0,524	90000,00	47160,00
Алюминий	0,114	132000,00	15048,00
Магнезит	0,0215	29000,00	623,50
Газообразный кислород	1,915	12000,00	22980,00
Итого:	4,7425	621000,00	392631,50
2. Добавочные материалы
Кокс	0,250	25000,00	6250,00
Электрод	0,100	77000,00	7700,00
Известь	5,979	8000,00	47832,00
Итого:	6,329	110000,00	61782,00
Всего расходов на шихту	11,2715
3. Расходы по переделу, общезаводские, на подготовку и освоение производства и прочие производственные
4. Расходы по вакуумированию тсали
5. Расходы по установке «Печь-ковш»
Производственная с/с выплавленной стали	11,2715	751000,00	456413,50

 

 

ΔПр _год =(Сб₁ ^уд -Сб₂ ^уд)*Q_год

h_р =Q₂ /Q₁ =0,18*10⁶ /0,15*10⁶ =1,2*10⁶

ΔПр _год =(9709,83–9581,65)*1,2*10⁶ =0,153 млрд. руб.

 

 

Защита окружающей среды.

Защита атмосферы от вредных выбросов электросталепла­вильного производства. Применяются следующие системы для улавливания, отвода и очистки газов электропечей: устройство фо­нарей и вытяжных шахт в крыше цеха, через которые попавший в цех газ удаляется естественным путем; установка над электропечью зонта, полностью перекрывающего свод печи; секционный отсос, представляющий укрытие из нескольких секций, присоединенных к вытяжному газоходу. Газ, выходящий через зазоры между электро­дами и сводом печи, удаляется с помощью отсосов; отвод газа не­посредственно из-под свода печи, в котором делают специальное отверстие, через которое при помощи водоохлаждаемого патрубка, соединенного с газоотводящим газопроводом, отсасывают газ; от­вод газа из-под свода печи через патрубок с разрывом газового пото­ка; полное укрытие печи, позволяющее улавливать газы, выделяющиеся при за-грузке, плавке и сливе металла.

Очистку технологических газов от пыли осуществляют мокрым способом в трубах внутри и сухим способом в электрофильтрах или рукавных фильтрах.

Данные мероприятия проводятся в связи с тем, что за время выплавки стали в электропечах, особенно при вдувании кислорода, температура металла повышается до 3000С, происходят различные химические реакции, сопровождающиеся образованием газа. Этот газ содержит продукты выгорания электродов, испарения железа, марганца, кремнезема, глинозема и других веществ, содержащихся в металле. Из электропечи газы выделяются во время загрузки шихты, в процессе плавки и слива стали в ковш. Газ, выделяющийся из печи, имеет следующий примерный состав: 15- 25% оксида углерод; 5-11% диоксида углерода; 0.5-3.5% водорода; 3.5-10% кислорода; 61-72% азота. Температура газа на выходе из печи составляет 1800-2000С. Газ взрывоопасен из-за наличия в нем СО, поэтому перед очисткой СО дожигается в специальном устройстве. Концентрация пыли в газе может изменяться в широких пределах: от 2 до 10 г/м без продувки кислородом и от 14 до 100 г/м при продувке им, причем запыленность газов зависит от объема подсоса в зоне дожигания. Пыль состоит из оксидов железа, марганца, кремния, алюминия, кальция.

Вынос ферромагнитной пыли из печи составляет 2.5-10 кг на 1 тонну стали. Около 75% всего количества пыли образуется в течение первой половины плавки, пыль мелкодисперсная.

При электросталеплавильном производстве из-за трудности улавливания около 40% образовавшегося запыленного газа пос­тупает непосредственно в атмосферу цеха.

В настоящее время для очистки газа от пыли используются тка­невые фильтры: в них используются термостойкие фильтровальные ткани (выдерживают температуру 140-250 С) из волокна лавсана, оскалена и др.

Мероприятия по защите естественных водоемов от загрязнения сточными водами электросталеплавильного производства. Для очистки сточных вод электросталеплавильного производства достаточно эффективным оборудованием является магнито­дисковый аппарат, так как выносимые из сталеплавильных аг­регатов и загрязняющие сточные воды взвеси являются произ­водными металлов, относящихся к группе ферромагнетиков. Поэтому присутствие в процессах осветления сточных вод маг­нитного поля значительно влияет на очистку этих вод.

Осветление сточных вод электросталеплавильных цехов осу­ществляется в горизонтальных и радиальных отстойниках. Гидравлическая нагрузка на 1 м поверхности отстойника сос­тавляет 0.5-0.6 м/ч. Применение магнитной коагуляции способ­ствует увеличению удельной нагрузки до 1.2 м /(ч/м). Для улучшения осветления коагуляция сточных вод производится с помощью полиакриламида. Доочистка стоков осуществляется на напорных песчаных фильтрах.

Сточные воды от установок охлаждения и гидравлической чистки изложниц, загрязненные шлаком, окалиной, известью, осветляются в отстойниках методом отстаивания.

Осветление сточных вод необходимо, так как сточные воды га­зоочистки электросталеплавильных цехов загрязняются мель­чайшими ферромагнитными взвесями, включающими оксиды железа, марганца, алюминия, магния, никеля, кремния, кальция, хрома и др. Следует отметить, что пыль, выносимая из печи, склонна к слипанию, плохо смачивается водой, а примерно 70% частиц, содержащихся в сточных водах, характеризуется крупностью 10 мм; взвесь сточных вод электросталеплавильных цехов очень трудно осаждается.

При осветлении сточных вод сталеплавильного производства чаще всего применяются отстойники-сгустители для первичного осушения шлама, откачиваемого из отстойников; фильтр прессы для обезвоживания шлама и сушильные барабаны для его сушки. После осветления сточные воды используются в системах оборотного водоснабжения.

Мероприятия по уменьшению вредных выбросов технологическим путем. Уменьшение количества вредных выбросов в элек­тросталеплавильном производстве достигается использованием различных технологических приемов и устройств. Большое значение имеет механизация ручных операций. Для снижения вредных выбросов предусматривается: механизированная загрузка шихты (в один-два приема); подвесные бункера для сыпучих материалов и ферросплавов; автоматизированные системы для загрузки этих материалов; оборудование для механизации работ по обслуживанию электропечей; механизация ломки изношенной футеровки основных агрегатов, уборки отходов и подачи огнеупоров; механизация подготовки и ремонта набивной футеровки сталеразливочных ковшей; оборудование ковшей шиберными затворами.

Для уменьшения вредных выбросов при разливке стали под шлаком следует стремиться к: снижению интенсивности фтористых выделений, что достигается уменьшением содержания фтористых компонентов; повышению основности шлака; использованию силикокальция и порошков альмомагния вместо алюминия, марганцевой руды вместо натриевой селитры; снижению влажности смесей; использованию малофосфористых шлакообразующих брикетов. Уменьшению выбросов вредных веществ способствует механизация работ при разливке металла в изложницы.

Большое значение имеет переход на испарительное охлаждение сталеплавильных агрегатов (замена в охлаждающих системах холодной воды на кипящую), что позволяет уменьшить расход воды на охлаждение более чем в 60 раз. Металлургические аг­регаты нагреты до очень высоких температур и в охлаждающих системах всегда применяли холодную воду. Если же заменить её кипятком, то последний, соприкасаясь с охлаждаемой по­верхностью, превращается в пар, отбирая от этой поверхности огромное количество тепла.

Одно из основных условий, позволяющих снизить выбросы вредных веществ, правильное, квалифицированное ведение технологических процессов в сталеплавильном производстве. При этом решающая роль принадлежит рабочим, осуществи я ю-щи м процесс выплавки и разливки стали (сталеварам, их подручным, разливщикам стали). Работа по обслуживанию сталеплавильных агрегатов требует от них усиленного внимания, так как возникновение определенных признаков указывает на возможные изменения в технологическом процессе, предаварийные ситуации, изменения внешней производственной среды. Эти рабочие должны быть в состоянии постоянной готовности к различным неожиданно возникающим экстремальным отклонениям в ходе технологического процесса и уметь быстрыми и квалифицированными действиями предотвратить аварии, внезапные выбросы вредных веществ. Мероприятия по утилизации отходов электросталеплавильного производства. В электросталеплавильном производстве образуется ежегодно более 25 млн. т. шлаков, которые содержат железо (до 24 % в виде оксидов и до 20 % в металлической форме); оксиды марганца (до 11 %); оксиды кальция, кремния, алюминия, магния, хрома, фосфора и сульфиды железа и марганца. Поэтому половина массы перерабатываемых шлаков идет на изготовление щебня, 30 % используется в качестве оборотного продукта (в виде флюсов); 20 % перерабатывается в удобрения для сельского хозяйства; часть шлаков идет на изготовление минераловатных изделий; совсем небольшое количество подвергается грануляции. Железосодержащие шламы и пыли после пылегазоочистных установок используются как добавки в агломерационную шихту и при производстве стройматериалов.

 

 

Заключение.

В данном дипломном проекте проведен анализ технологии производства выскомарганцевой стали 45Г17Ю3 в современных электропечах. Дано описание технологии и оборудования для производства высокомарганцевой стали 45Г17Ю3.

В ходе выолнения дипломного проекта была изучена и проанализирована техническая литература по металлургии черных металлов. Изучены теоритические основы металлургических процессов, определено направление развития и совершенствования технологий и оборудования.

 

Содержание

Введение.

1. Общая часть.

1.1. Обоснование проекта.

1.2. Технология выплавки стали в дуговых печах.

1.3. Расчет материального баланса плавки стали марки 45Г17Ю3 в основной дуговой сталеплавильной печи с двумя шламами.

1.4. Мероприятия по экономии материальных и топливо энергетических ресурсов.

2. Специальная часть.

2.1 Технология выплавки высокомарганцевой стали 45Г17Ю3 в современных электропечах.

2.2 Выплавка стали 45Г17Ю3 методом окисления примесей.

2.3 Выплавка стали 45Г17Ю3 методом переплава легированных отходов.

2.4 Сравнительная характеристика методов выплавки высокомарганцевой стали 45Г17Ю3.

3. Организация производства

3.1 Организация работы мастера при выплавки стали 45Г17Ю3.

4. Экономика производства.

5. Мероприятие по охране труда и охране окружающей среды.

5.1Мероприятие по охране труда и защите окружающей среды при выплавке стали 45Г17Ю3.

Заключение.

Приложение

Список используемой литературы.

 

 

Введение

Электрометаллургия - отрасль техники, занимающаяся восстановлением металлов из их окислов и получении стали и сплавов различного состава с использованием электрической энергии как источника тепла. Электрическая печь имеет ряд существенных преимуществ перед другими сталеплавильными агрегатами, поэтому высоколегированные инструментальные стали, нержавеющие, жаростойкие и жаропрочные, а также многие конструкционные стали выплавляют только в эликртрических печах.

В электропечи можно получать сталь с низким содержанием серы и фосфора, можно полнее расскислить металл, обеспечить низкое содержание в стали не металлических включений. В электропечи значительно меньше потери легирующих элементов, вводимых в виде ферросплавов, значительно выше использование ценных составляющих, вносимых отходами легированных сталей.

В электропечах легко осуществить быстрый подъем и точное регулирование температуры металлической ванны в узких пределах. В ней можно проводить все металлургические процессы, создавая окислительную, восстановительную или нейтральную атмосферу, можно выплавлять сталь любого состава.

Расчеты показывают, что себестоимость легированной стали, выплавленной в ДСП-l00, ниже, чем себестоимость той же стали, выплавленной в 100 т. мартеновских печах, себестоимость углеродистой и малолегированной стали может быть даже значительно ниже мартеновской. Выплавка сталей мартеновского сортамента, в мощных дуговых печах более выгодна, чем выплавленная в мартеновских печах.

Большое распространение среди высокомарганцевых сталей получила сталь 45Г17ЮЗ. Она используется для изготовления литых деталей, работающих в условиях абразивного изнашивания в сочетании с ударными нагрузками и большими удельными давлениями.

Сталь 45Г17ЮЗ имеет следующий состав:0.40-0.50%С; не более 0.60%Si; 16.0-18.0%Мn; не более 0,030%S; не более 0.040%Р; не более 0.50%Cr; не более 0.50%Ni; 2.40-З.60%Аl.

Развитие промышленности и сельского хозяйства России, увеличение добычи руд черных и цветных металлов и других полезных ископаемых, расширение объемов строительства, совершенствование и реконструкция транспортной системы потребуют существенного роста производства горнорудного, обогатительного, металлургического, сельскохозяйственного, транспортного и строительного оборудования. Это в свою очередь будет способствовать повышению спроса на высококачественные отливки из износостойких сталей, одной из самых распространенных среди которых является

 

высокомарганцевая сталь 45Г17ЮЗ. Из этой стали получают отливки, прокат (рельсы, плиты, листы, прутки) и кузнечные заготовки. Основными потребителями этой стали являются сельскохозяйственное и транспортное машиностроение, заводы горнорудного и обогатительного оборудования, металлургическая и оборонная промышленность. Из стали 45Г17ЮЗ получают в литом или горячедеформированном виде: трубы для магистральных трубопроводов, немагнитные бандажные кольца для электродвигателей.

Относительно высокая хладостойкость отливок позволяет использовать их при весьма низких температурах (-50 С), что имеет важное значение в связи с развитием промышленности и строительства Сибири и на севере нашей страны.

 

 

Общая часть

Обоснование проекта

Основной причиной целесообразности производства стали 45Г17ЮЗ является то, что развитие промышленности и сельского хозяйства России, увеличение добычи руд черных и цветных металлов и других полезных ископаемых, расширение объёмов строительства, совершенствование и реконструкция транспортной системы потребует существенного роста производства горнорудного, обогатительного, металлургического, сельскохозяйственного, транспортного и строительного оборудования. Это в свою очередь будет способствовать повышению спроса на высококачественные детали из износостойких сталей, одной из которых является 45Г17ЮЗ.

Второй причиной является относительная дешевизна легирующих элементов марганца и алюминия. Основная масса поставляемого к нам ферромарганца производится в ближнем зарубежье, а именно на Украине и в Грузии; в России марганцевую руду добывают на Урале (Челябинская и Свердловская область). Помимо этого, существует проект разработки. Усинского месторождения марганцевых руд, которое расположено в Кемеровской области.

 

 

Технология выплавки стали в дуговых печах.

На металлургических предприятиях сталь в дуговых печах выплавляется следующими методами:

а). С полным расплавлением из свежей углеродистой шихты;

б) переплавом легированных отходов без окисления или сплавлением чистых материалов;

в) переплавом легированных отходов с окислением кислорода;

г) смешиванием металла из нескольких печей в одном ковше.

При выплавке стали последним методом, металл из нескольких печей смешивают в одном ковше. При использовании двух печей в одной из них плавка ведётся методом переплава легированных отходов, а в другой с полным окислением.

Независимо от метода выплавки металл может подвергаться внепечной обработке - вакуумированию, продувке нейтральными газами, обработке синтетическими шлаками. Выплавка стали может производится одно - или двушлаковым процессом.

При выборе процесса учитывают качество шихтовых материалов и требования, предъявляемые к готовой стали. Все материалы - металлическая шихта, шлакообразующие и ферросплавы - должны соответствовать требованиям действующих ГОСТов и ТУ. Известь. Разрешается применять только свежеобработанную. Транспортировка и хранение извести должны исключать и увлажнять. Содержание серы в извести допускается; 0,05 % и потери при прокаливании 5%. давление кислорода для продувки металла должно быть ~0,9 МПа. Технологический процесс получения стали в дуговых печах по первому методу состоит из ряда взаимосвязанных и дополняющих друг друга этапов - подготовки шихтовых материалов и плавке, заливки шихты, периодов плавления, окислительного и восстановительного периодов и выпуска стали из печи.

После заправки дуговой печи, удалению остатков металла и шлака предыдущей плавки разгружают шихту, состоящую из железостального лома (до 90%), предельного чугуна (до 10%), электродного боя и 2-3% извести и железной руды.

Шихту составляют из расчета получения по расплавлении ванны металла с содержанием углерода на 0,35-0,40% выше верхнего предела, предусмотренного ГОСТом ТУ для стали данной марки.

В окислительный период электроплавки решаются следующие технологические задачи: снижение содержания фосфора в металле до 0,002% и ниже, возможно полное удаление растворенных в металле газов (азота и водорода) и неметаллических включений нагрев металла до заданной температуры плавления стали. Момент присадки окислителей или начало продувки кислородом при установленной температуре считается началом окислительного периода. В окислительный период происходит окисление углерода, кремния, марганца, фосфора и др. элементов. Образующиеся оксиды SiO2, МпО, Р205 переводит в шлак. Для ускорения окислительных процессов в электропечах присаживается железная руда или подается газообразный кислород. Кислород для интексификации плавки стали в дуговых электропечах начали применять в 1948 г. на 3 металлургических заводах.

С 1952 г. на заводе «Днепроспецстали», при этом коренным образом изменилась технология выплавки стали ряда марок ответственного назначения, особенно сталей с высоким содержанием хрома и никеля и с низким содержанием углерода. Так, коррозиестойкая сталь lХ18Н9Т до применения кислорода позволило резко увеличить долю отходов стали lХ18Н9Т В шихте и довести их до 70-80%. В дальнейшем диапазон марок стали был расширен кислород стали применять при выплавке трансформаторной,легированной,конструкционной,шарикоподшипниковой, быстрорежущий и др. сталей. В связи с этим значительно увеличилась производительность электропечей и улучшилось качество стали. Продувку ванны кислородом осуществляют с помощью кислородных труб или водо-охлаждаемых кислородных фурм, автоматически управляемых с пульта управления, скорость окисления углерода при продувке ванны кислородом возрастает в 3-5 раз. Разнообразный кислород целесообразно подавать под давлением 10,5-1,2 МПа, что обеспечивает его глубокое проникновение в металл и получение развития поверхности.

Энергичное равное кипение ванны в окислительный период обеспечивается тогда, когда железная руда вводится в достаточно нагретую ванну. При низкой температуре металла и небольшом содержании металла и небольшом содержании углерода кипение протекает всяко.

К концу окислительного периода, химический состав шлака находится в следующих пределах %; СаО 35 - 50; Si02 10 -20; МпО 4 -12; MgO 4 -15; Аl2Оз 3 -7; FeO 12 - 30; Р205 0,4 -1,5. нижний предел содержания FeO в шлаке характерен для плавок среднеуглеродистых сталей, верхний предел относится к плавкам низкоуглеродистой стали(0,06 - 0,08% С).

Ускорение резино-химических процессов в окислительный период можно получать путём вдувания материалов в порошкообразном виде. Получила распространение смеси порошкообразных материалов, содержащая 75% извести, 13% окалина, 10% плавленого шпата.

Процесс рафинирования металла под одним шпатом восстановительного периода применяется при выплавке упрощённого (мартеновского) сортамента - обычно это углеродистые и низколегированные стали с Cr, Si, Mn, Ni. В зависимости от требуемого содержания углерода в марочном составе в шихту задается до 25-30% чушкового чугуна. Для того, чтобы совместить дефосфорацию металла с периодом расплавления, во время завалки его в печь вводит 2-3% извести и до 1,5% железной руды или агломерата. После расплавления шихты из печи самотеком делается максимальное количество шлака и начинается продувка ванны кислородом, подаваемым через сводовую фурму. Если содержание фосфора в металле перед продувкой кислородом повышенное, в печь загружают известь и плавиковый шпат. Продувку ведут до заданного содержания углерода в металле. После прекращения продувки в печь вводят силикомарганец и ферромарганец и при необходимости феррохром в количествах, обеспечивающих получение заданных содержании марганца и хрома. Затем сталь выпускают в ковш, куда для получения требуемого содержания кремния и раскисления вводят ферросилиций и алюминий. Восстановительный период является наиболее важным и последним периодом плавки, во время которого необходимо: расскислить металл и удалить как можно большее количество кислорода; осуществить достаточно глубокую