Выплавить сталь марки 17Г1С в кислородном конвертере емкостью 280т

МИНИСТЕРСТВО  ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ УКРАИНЫ

ДОНБАССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ  УНИВЕРСИТЕТ

 

Кафедра «Металлургия черных металлов»

 

 

 

КУРСОВАЯ  РАБОТА

 

по курсу «Технологические особенности производства стали»

на тему: «Выплавить сталь марки 17Г1Св кислородном конвертере

емкостью 280 т»

 

 

 

Выполнил      

студент группы МЧМ-09-2

Ищенко В.Н.

             Проверил     

доцент, канд. техн. наук

Кравченко В. М

 

 

 

Алчевск

2012 г.

 

2

Форма № У-6.01

ДОНБАССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ  УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра   МЧМ

Дисциплина «Производство стали  в конвертерах и мартеновских печах»

Специальность   6.090401

Курс      . Группа МЧ-     -2з. Семестр – весенний.

ЗАДАНИЕ

на курсовую работу студента

 

Тема работы Выплавить сталь марки 17Г1С в кислородном конвертере емкостью 280 т

Срок сдачи студентом законченной  курсовой работы – до 15 мая 2012 года

Исходные данные к работе:

Q = 280 т

q = 3.0 м³/(т*мин)

[Si]_чуг = 0.98 %

Способ разливки стали – УКП+МНЛЗ

Остальные данные – в соответствии с МУ

Содержание расчетно-пояснительной записки - в соответствии с МУ № 74

Дата выдачи задания  - февраль 2007 года

 

 

Студент  ………………………………………..

(подпись)

 

Руководитель  …………………………………..

(подпись, дата)

 

3

РЕФЕРАТ

Курсовая работа: 32 с; 5 рис.; 12 табл.; 8 источников

Объект – выплавка стали в кислородных конвертерах.

Цель работы– разработать  технологию производства стали марки 17ГС1 в 280 т кислородном конвертере.

Метод достижения – расчет агрегата, фурмы, выбор технологии производства.

Приведены выбор и  расчеты: 280-т кислородного конвертера, кислородной фурмы,  материального и теплового балансов плавки, раскисления и легирования стали, выбор системы охлаждения и очистки конвертерных газов, технологии выплавки стали марки 17Г1С, расчет длительности плавки и производитеьности агрегата.

КОНВЕРТЕР,  ТЕХНОЛОГИЯ ВЫПЛАВКИ, СТАЛЬ МАРКИ 17Г1С

 

4

СОДЕРЖАНИЕ

           Стр

Введение                                                                                                                                       5

1 Выбор и расчет геометрических  размеров кислородного

конвертера емкостью 280 т                                                                                                         6

2 Материальный и тепловой  балансы конвертерной плавки

на сталь марки 17Г1С                                                                                                                  10

3 Расчет раскисления стали  марки 17Г1С                                                                                18

4 Выбор и расчет геометрических размеров наконечника

кислородной фурмы                                                                                                                     22

5 Выбор системы охлаждения  и очистки конвертерных газов                                                26

6 Определение продолжительности  периодов и длительности

плавки, производительности кислородного конвертера                                                          28

7 Особенности выплавки стали марки 17Г1С                                                                            29

Перечень ссылок                                                                                                                           31

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5

ВВЕДЕНИЕ

 

Кислородно-конвертерный процесс появился в 1952 году и получил быстрое распространение в мире, благодаря следующим преимуществам:

• конструкция кислородного конвертера проще, а производительность существенно выше, чем в мартеновских печей и электропечей;
• капитальные затраты на строительство кислородно-конвертерных цехов в 1,5 раза меньше, чем мартеновского цеха и в 2,5 – 3,0 раза цехов с электропечами;
• в кислородно-конвертерном процессе возможна переработка чугунов любого химического состава, в том числе химически холодных, что расширяет сырьевую базу для выплавки чугуна;
• избыток тепла в кислородно-конвертерном процесса позволяет перерабатывать 20-30% лома без затрат топлива и электроэнергии;
• в кислородно-конвертерном процессе используют 70-80% передельного чугуна, который является первородной шихтой без примесей цветных металлов, что способствует повышению качества стали;
• в кислородно-конвертерном процессе расходуется 2-3 кг/т огнеупоров против 20-30 кг/т при выплавке стали в мартеновских печах и электропечах;
• содержание азота, водорода, фосфора и неметаллических включений в кислородно-конвертерной стали меньше, чем в стали, выплавленной в мартеновских печах и электропечах, а при использовании ковшевой металлургии это касается и серы.

В курсовой работе разработана технология выплавки стали марки 17Г1С в 280-т кислородном конвертере одношлаковым процессом.

 

 

6

1 ВЫБОР И РАСЧЕТ КИСЛОРОДНОГО КОНВЕРТЕРА НОМИНАЛЬНОЙ

ЕМКОСТЬЮ 280 т

 

Общие замечания

При проектировании конвертеров в  Украине предпочитают форму ванны  в виде усеченного конуса со сферическим днищем. Этот профиль учитывает контур износа футеровки конвертера при работе с многосопловыми кислородными фурмами [2]

При расчете приняты  следующие условные обозначения:

а) исходных данных

Q – номинальная емкость конвертера,  равная 280 т;

q – удельная интенсивность продувки, равная 3,0 м³/(т*мин);

Т – температура кислорода перед  соплами кислородной фурмы, равная  293К;

Р – давление кислорода на срезе  сопел кислородной фурмы, равная 140000 Н/м².

б) промежуточных данных

V_уд – удельный объем конвертера, м³/т;

W_кр – критическая скорость истечения кислорода, м/с;

Р_н – давление кислорода перед соплами кислородной фурмы, Н/м²;

ρ_н – начальная плотность кислорода, кг/м²;

λ – критерий скорости истечения  кислорода;

W_г – скорость истечения кислорода на срезе сопла кислородной фурмы, м/с;

Ρ_г – плотность кислорода на срезе сопла кислородной фурмы, кг/м³;

V_м- объем металлической ванны, м³;

V- рабочий объем конвертера, м³.

Условные обозначения остальных  выходных данных приведены на рисунке 1.1.

 

 Расчет основных  геометрических размеров кислородного  конвертера

Удельный объем кислородного конвертера, м³/т

Критическая скорость истечения кислорода, м/с

где  К –  показатель адиабаты, равный для двухатомных газов 1.4;

       R- газовая постоянная, равная  8319/ μ 

7

(μ – молекулярная масса газа)

Давление кислорода перед соплами  кислородной фурмы, Н/м²

Р_н = (0.588 + 0.00392*Q) * 10⁶ = (0.588 + 0.00392*280) * 10⁶ = 1685600

Критерий скорости истечения кислорода

Скорость истечения кислорода  на срезе сопла кислородной фурмы, м/c

W_г = W_кр * λ = 298,104 * 1,747 = 520,79

Начальная плотность кислорода, кг/м³

Плотность кислорода на срезе сопел  кислородной фурмы, кг/м³

Глубина спокойной ванны, м

Внутренний диаметр конвертера, м

Объем металлической ванны, м³

Внутренний диаметр днища, м

    

Диаметр горловины конвертера, м

Рабочий объем конвертера, м³

Высота конической части конвертера, м

8

Высота цилиндрической части конвертера, м

Внутренняя высота конвертера, м

Толщина футеровки конвертера в  цилиндрической части, м

Толщина футеровки конвертера в  конической части

Толщина днища конвертера, м

Толщина металлического кожуха конвертера, м

Наружный диаметр конвертера, м

Полная высота конвертера, м

Диаметр сталевыпускного отверстия, м

Чертеж кислородного конвертера в масштабе 1:100 приведен на рисунке 1.2.

 

9

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис.1.1 – Основные размеры кислородного конвертера

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис.1.2 – Геометрические размеры  кислородного конвертера емкостью 50 т (М 1:100)

10

2 Материальный  и тепловой балансы

конвертерной плавки на сталь марки 17Г1С

 

Химический  состав исходных и конечных материалов

Химический состав готовой  стали, получаемой в результате плавки, берется из марочника сталей. Химический состав скрапа принимается равным среднему химическому составу выплавляемой в цехе стали.

Химический состав чугуна, извести, разжижителей и футеровки выбраны  в соответствии с заданием и приложением 1.[3]

Дутьевой режим  плавки

При верхней продувке она ведется через водоохлаждаемую  фурму технически чистым кислородом, обычно содержащим 99,5 % кислорода и 0,5 % азота.

Шлаковый режим плавки

Для успешного ведения плавки и  расчетов шлакового режима необходимо знать ориентировочное содержание оксидов железа в шлаке в конце плавки. Их количество можно рассчитать по формулам

                                

                               

где [С]- содержание углерода в стали перед раскислением

Для улучшения жидкоподвижности шлака по ходу плавки в конвертер  присаживают разжижитель в виде плавикового шпата. Расход плавикового шпата принимаю 2 кг/т шихты.

 

Исходные данные

Химический состав заданной марки стали, металлической и  неметаллической шихты приведен в табл. 2.1- 2.3.

 

Таблица 2.1 – Химический состав стали марки 18К

Марка стали
17Г1С	0,15	0,22	0,4	0,6	1,15	1,6	0,035	0,040

 

 

11

Таблица 2.2 – Химический состав металлической части шихты, %

Материал	С	Si	Mn	P	S
Чугун	4,44	0,5	0,94	0,12	0,035
Скрап	0,23	0,04	1,2	0,03	0,035

 

Таблица 2.3 – Химический состав неметаллической части шихты, %

Материал	SiO2	CaO	MgO	Al2O3	Fe2O3	CaF2	H2O	CO2
Известь	2	79,5	14	5			1,5	4
Плавиковый шпат	2	0,3		0,2	2	95		0,5
Футеровка	1	56,2	40,5	0,5	1,5

 

Определение химического состава металла  перед раскислением [3]

Углерод.