Выплавка стали марки 65Г в 500 мартеновской печи скрап-рудным процессом с интенсификацией процесса кислородом

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ  И НАУКИ УКРАИНЫ

Кафедра "Металлургии  черных металлов"

 

 

 

 

 

 

 

 

 

КУРСОВАЯ РАБОТА

 

по курсу: «Производство стали  в конвертерах и мартеновских печах»

 

на тему: "Выплавка стали марки 65Г в 500 мартеновской печи

 

скрап-рудным процессом с интенсификацией  процесса кислородом»

 

 

 

 

 

Выполнил: ст. гр

Проверил: ассист. каф. МЧМ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2012

2

Содержание

стр.

 

Введение               3

 

1 Расчет параметров  мартеновской печи емкостью 500 т   4

 

2 Расчет материального  баланса мартеновской плавки   9

 

3 Расчет раскисления  и легирования стали марки  65Г       21

 

4 Расчет сводовой  кислородной фурмы (СКФ)     27

 

5 Выбор системы охлаждения  и очистки отходящих

газов              31

 

6 Определение длительности  плавки и 

производительности  мартеновской печи      35

 

7 Особености выплавки  стали марки 65Г      36

 

Перечень ссылок           42

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

ВВЕДЕНИЕ

Рост  производства стали в Украине  в последние годы идет за счет модификации и реконструкции ККЦ. Однако, не смотря на это, почти 50% стали до сих пор выплавляется в подовых агрегатах.

Преимуществами  мартеновского способа производства стали являются:

- возможность  выплавки стали широкого сортамента;

- работа  с различным соотношением передельный чугун - лом;

- гибкость  в отношении вида и качества  топлива;

- более  низкая себестоимость стали.

В 60-е  годы ХХ века большинство мартеновских печей Украины были переведены на отопление высококалорийным топливом и работу с применением кислорода в факел и ванну. Открылись широкие возможности для повышения технико-экономических показателей мартеновского производства, существенно упростилась конструкция мартеновской печи.

В Украине  применяются мартеновские печи емкостью от 70 до 900 тонн. Основная масса мартеновских печей работает скрап-рудным процессом  на жидком передельном чугуне с содержанием лома в шихте 40-45%.

В настоящей  курсовой работе рассмотрено производство стали марки 65Г  в мартеновской печи садкой 500 т скрап-рудным процессом на жидком передельном  чугуне с интенсификацией процессов техническим кислородом, который подают как в факел, так и непосредственно в ванну.

 

 

 

 

4

1 Расчет параметров мартеновской печи емкостью 500 т

 

1.1 Определение  размеров мартеновской ванны  и рабочего пространства мартеновской  печи 

Размеры ванны  мартеновской печи выбираются таким  образом, чтобы топливо полностью сгорело в пределах рабочего пространства мартеновской печи, а до уровня порогов завалочных окон вмещался весь жидкий металл и слой шлака толщиной 50-100 мм /1/. Конструктивно длину мартеновской ванны выбирают с учетом размещения в передней стенке необходимого количества завалочных окон с расстояниями между ними, позволяющими заваливать стальной скрап одновременно двумя завалочными машинами. Длину "L" ванны на уровне порогов завалочных окон определяем по формуле:

L = -0.000006*T²+0.0212*T+10.888= -0,000006*500²+0,0212*500+10,888= 19,99м

где:  Т  -садка мартеновской печи, т.

Произведение  длины ванны на ширину на уровне порогов завалочных окон считают  площадью пода мартеновской печи "S". Площадь пода определяем по формуле:

S= -0.000006*T²+0.1936*T+34.992= -0,000006*500²+0,1936*500+34,992= 130,29 м²

Ширину ванны "Е" определяем по формуле:

E = S/L = 130,29/19,99 = 6,52 м

Ширина ванны  исходя из оптимального соотношения длины ванны к ширине должна находится в пределах 2,9-3,9.

Для данного  случая

L/E = 19,99/6,52 = 3,1

что соответствует  заданному пределу.

Глубину мартеновской ванны "h" в середине печи определяем по формуле:

h=-0,0000007*T²+0,0015*T+0,5608=-0,0000007*500²+0,0015*500+0,5608= 1,286 м

5

Коэффициент емкости мартеновской ванны К определяю по формуле:

К= -0,0000002*T²+0,0004*T+0,4529=-0,0000002*500²+0,0004*500+0,4529=0,603

Толщину передней стенки на уровне порогов  завалочных окон принимаю 900 мм

Толщину передней стенки под сводом принимаю 810 мм

Толщину задней стенки на уровне порогов завалочных окон принимаю 1250 мм

Толщину задней стенки под сводом принимаю 775 мм

Размеры завалочных окон:

-высота       1700 мм

-ширина вверху     1800 мм

-ширина внизу     1600 мм

Общая толщина подины    1225 мм

в том числе магнезитовая наварка   260 мм

1.2. Определение размеров головок  и вертикальных каналов

На современных мартеновских печах, работающих на высококаллорийном топливе наибольшое распространение получили одноканальные головки типа Вентури. Они имеют следующие преимущества:

• поток горячего воздуха направляется по оси печи;
• отсутствует кладка между вертикальными каналами, труднодоступная для горячих ремонтов;
• обеспечивается возможность подвешивания стен вертикальных каналов по всей высоте.

Длину головки "Lг" определяем по формуле:

Lг= -0,000002*T²+0,0038*T+3,3923= -0,000002*500²+0,0038*500+3,3923=4,79 м

Расстояние  от оси пламенного окна до оси горелки "Lос" определяем поформуле:

Lос=-0,000001*T²+0,02*T+1,5671=-0,000001*500²+0,02*500+1,5671= 11,317 м

 

6

Высоту пламенного окна "hп.о." определяем по формуле

h_п.о.=0,0000008*T²+0,0013*T+1,5801=0,0000008*500²+0,0013*500+1,5801=2,03 м

Ширину пламенного окна внизу "bп.о." определяем по формуле

b_п.о=-0,000002*T²+0,0015*T+1,7537=-0,000002*500²+0,0015*500+1,7537=2 м

Угол наклона  горелки "а" определяем по формуле:

  а=0,000006*T²+0,0101*T+13,554=0,000006*500²+0,0101*500+13,554=20 град

Длину вертикального  канала "Lв.к." определяем по формуле:

L_в.к=-0,000002*T²+0,0015*T+1,7637=-0,000002*200²+0,0015*200+1,7637=2,01 м

Ширину вертикального  канала "bв.к." определяем по формуле:

b_в.к=-0,000003*T²+0,0043*T+2,541=-0,000003*500²+0,0043*500+2,541=3,94 м

Толщину кладки стен вертикального канала принимаю 580 мм

Площадь сечения  пламенного окна "Fп.о." определяем по формуле:

Fп.о = h_п.о*b_п..о = 2,03 * 2 = 4,07 кв. м

Площадь сечения  вертикального канала "Fв.к." определяем по формуле:

Fв.к = h_в.к*b_в..к = 2,01 * 3,94 = 7,94 кв. м

1.3. Расчет размеров шлаковиков.

В шлаковиках осаждаются наиболее крупная пыль и частицы  шлака. Емкость шлаковика выбираем так, чтобы шлак в шлаковике за кампанию печи не превышал уровня перевальной стенки из шлаковика в регенератор. При этом коэффициент заполнения полезной части шлаковика принимаю 80 %.

Высоту шлаковика "Hш определяем по формуле:

Hш=-0,000002*T²+0,0036*T+3,888=-0,000002*500²+0,0036*500+3,888=5,19 м

Ширину шлаковика "bш" определяем по формуле

bш=-0,000003*T²+0,0062*T+2,9849=-0,000003*500²+0,0062*500+2,9849=5,33 м

Высоту окна из шлаковика в регенератор "hо" определяем по формуле:

ho=-0,0000004*T²+0,007*T+1,5171=-0,0000004*500²+0,007*500+1,5171=4,92 м

 

7

Полезную длину  шлаковика "Lш" определяем по формуле

Lш=-0,000004*T²+0,0089*T+7,8102=-0,000004*500²+0,0089*500+7,8102=11,26 м

Полезный объем  двух шлаковиков без ложных стенок "Vш" определяем по формуле

Vш=-0,0002*T²+0,7402*T+91,294=-0,0002*500²+0,7402*500+91,294=411,3 м³

1.4.Расчет параметров воздушного  регенератора и боровов

Высоту наднасадочного пространства "hн.п." определяем по формуле:

hн.п=-0,0000005*T²+0,0007*T+1,3578=-0,0000005*500²+0,0007*500+1,3578=1.58 м

Высоту насадки "hн" определяем по формуле

hн=-0,000005*T²+0,0067*T+5,6349=-0,000005*500²+0,0067*500+5,6349 =7,73 м

Длину насадки  регенератора "Lн" определяем по формуле:

Lн=-0,000005*T²+0,0071*T+5,5986=-0,000005*500²+0,0071*500+5,5986 =7,9 м

Ширину насадки  регенератора "bн" определяем по формуле

bн=-0,000006*T²+0,0089*T+3,4111=-0.000006*500²+0,0089*500+3,4111 =6,36 м

Высоту поднасадочного пространства "hп.п." определяем по формуле

hп.п=-0,0000003*T²+0,0002*T+1,5692=-0,0000003*500²+0,0002*500+1,5692=1,59 м

Высоту воздушного и общего борова "hб" определяем по формуле:

hб=-0,0000003*T²+0,0015*T+2,4616=-0,000003*500²+0,0015*500+2,4616= 3,14 м

Ширину воздушного борова "bб" определяем по формуле:

bб=-0,0000004*T²+0,0016*T+1,4122=-0.0000004*500²+0,0016*500+1,4122 =2,11 м

Площадь сечения  воздушного борова "Fб" определяем по формуле:

Fб = hб*bб = 3,14 * 2,11 = 6,625 м²

1.5 Расчет дымовой трубы

Высоту дымовой  трубы "hт" определяем по формуле:

hт=-0,0001*T²+0,142*T+52,87=-0.0001*500²+0,142*500+52,87=98,87 м

Диаметр устья  дымовой трубы "dу.т." определяем по формуле:

dу.т=-0,000001*T²+0,0025*T+1,9832=-0,000001*500²+0,0025*500+1,9832 = 2,98 м

8

Площадь сечения  устья дымовой трубы "Fу.т." определяем по формуле:

Fу.т = (3,14 * dу.т²)/4 = (3,14*2,98²)/4 = 6,986 кв.м

Общий вид мартеновской печи приведен на рис. 1.1.

1 - рабочее пространство; 2 - свод; 3 - подина; 4 - сталевыпускное  отверстие;

5 - отверстие для спуска  шлака; 6 – завалочные окна; 7 –  передняя стенка;

8 – задняя стенка; 9- головки; 10 – вертикальные каналы; 11 –  шлаковик;

12 – регенераторы; 13 –  насадка регенераторов; 14 – борова; 15 – рабочая 

площадка

 

Рис. 1.1 – Общий вид мартеновской печи

 

9

2 Расчет материального баланса  мартеновской плавки

 

2.1 Исходные данные

Исходные данные приведены в  табл. 2.1 – 2.3.

Таблица 2.1 – Химический состав готовой стали, %

Марка стали	С		Mn		Si		P	S
	min	max	min	max	min	max	не более
60	0,62	0,7	0,9	1,2	0,17	0,37	0,035	0,035

 

Таблица 2.2 – Химический состав металлической  части шихты, %

Материал	С	Mn	Si	P	S
Чугун	4,38	0,38	0,8	0,06	0,034
Лом	0,66	1,05	0,27	0,035	0,035

где

[C]_чуг = 4,6+0,03*[Mn]_чуг-0.3[Si]_чуг-0,32[P]_чуг=4,6+0,03*0,38-

-0,3*0,8-0,32*0,098 = 4,38%

Химический состав лома равен среднему составу готовой стали.

 

Таблица 2.3 – Химический состав неметаллической  части шихты, %

Материал	CaO	MgO	MnO	FeO	SiO2	P2O5	Fe2O3	Al2O3	S	CO2	H2O	Cr2O3
Конеч-ный шлак	48,8	10,0	5,0	12,0	17,0	2,0	3,0	2,0	0,2	-	-	-
Миксер- ний шлак	47,0	4,0	1,5	0,5	39,5	-	-	6,0	1,5	-	-	-
Мусор лома	-	-	-	-	70,0	-	-	25	-	-	5	-
Окалина лома	-	-	-	31,0	-	-	69,0	-	-	-	-	-
Материал свода	2,0	66,0	-	-	6.5	-	5.0	4.0	-	-	-	16.5