Обеспечение качества стали для изготовления отливок в условиях конкуренции на мировых рынках. Химический состав стали 20. Технологические операции, производимые на агрегате "ковш-печь". Типичная конструкция установки. Расчет геометрических размеров.
Краткое сожержание материала:

Размещено на

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

ВЫКСУНСКИЙ ФИЛИАЛ

ФЕДЕРАЛЬНОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО АВТОНОМНОГО ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО УЧРЕЖДЕНИЯ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

"НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ "МИСиС"

КАФЕДРА электрометаллургия

ПОЯСНИТЕЛЬАЯ ЗАПИСКА К КУРСОВОЙ РАБОТЕ

ПО КУРСУ Оборудование и проектирование ЭСПЦ

ТЕМА: Агрегат "ковш-печь"

Руководитель работы проф. Егоров А.В.

Содержание

• Введение
• Характеристика стали 20
• Устройство агрегата ковш-печь
• Технологические операции, производимые на агрегате ковш-печь
• Позиция нагрева АКП
• Электрододержатель
• Механизм зажима электрода
• Расчет геометрических размеров ковша и футеровки
• Список используемой литературы

Введение

Обеспечение качества стали для изготовления отливок в условиях жесткой конкуренции на мировых рынках является первостепенной задачей. Эта задача решается, в основном, с помощью внепечной обработке стали, в частности на агрегатах ковш-печь.

Установка ковш - печь (УКП) предназначена для обработки жидкой стали в сталеразливочном ковше как с использованием комбинированной установки вакуумирования стали (КУВС), так и без нее.

На установке осуществляются следующие технологические операции:

нагрев металла электрической дугой;

продувка металла аргоном для усреднения химического состава металла и его температуры по объему сталеразливочного ковша;

коррекция химического состава металла;

десульфурация металла белым основным шлаком;

измерение температуры и отбор проб металла и шлака;

микролегирование или получение металла с узкими пределами содержания элементов путем ввода порошковой проволоки с различными видами наполнителей;

Характеристика стали 20

По классификации сталь 20 относится к конструкционной стали, а точнее, сталь 20 - это сталь конструкционная углеродистая качественная. Применение сталь 20 находит в самых разных конструкциях, как общего, так и специального назначения. О конструкциях специального назначения можно сказать немного подробнее. Так, сталь 20 используется для изготовления: труб перегревателей, коллекторов и трубопроводов котлов высокого давления, лист сталь 20 - для штампованных деталей, а так же из стали 20 делают цементуемые детали для длительной и весьма длительной службы при температурах до 350°C. Сталь 20 предназначена для - после нормализации или без термообработки крюки кранов, муфты, вкладыши подшипников и другие детали работающие при температуре от 40 градусов до 450 под давлением. После ХТО (химико-технической обработки) сталь 20 может применяться для изготовления: шестерни, червяки и другие детали, к которым предъявляются требования высокой поверхностной твёрдости при сравнительно невысокой прочности сердцевины деталей.

Химический состав стали 20, %

C = 0.17 - 0.24

Si = 0.17 - 0.37

Mn = 0.35 - 0.65

Ni = до 0.25

S = до 0.04

P = до 0.04

Cr = до 0.25

Cu = до 0.25

Температура критических точек материала 20.

Ac1 = 724, Ac3 (Acm) = 845, Ar3 (Arcm) = 815, Ar1 = 682

Технологические свойства материала 20.

Свариваемость: без ограничений.

Флокеночувствительность: не чувствительна.

Склонность к отпускной хрупкости: не склонна.

Устройство агрегата ковш-печь

Типичная конструкция установки показана на рисунке 1. В ковше наводится рафинировочный шлак, и в него сверху опускают электроды системы электродугового нагрева таким образом, чтобы обеспечить достаточную эффективную теплопередачу и одновременно защитить огнеупоры ковша от дуги. При этом остаточные оксиды железа в шлаке восстанавливаются графитовыми электродами. В результате получают "ультрачистую" сталь с низким содержанием серы.

Рисунок 1 - Общая схема установки ковш-печь: 1 - Сталеразливочный ковш; 2 - Трайб-аппарат; 3-Свод агрегата ковш-печь; 4-Графитированные электроды; 5 - Воронка подачи сыпучих, 6. Аварийная фурма

Технологические операции, производимые на агрегате ковш-печь

Разработанная и освоенная технология внепечной обработки в агрегатах типа ковш - печь позволяет производить весь спектр металлургических операций в ковшах различной вместимости:

скачивание шлака с помощью специальной машины,

электродуговой подогрев металла трехфазным переменным током со скоростью нагрева до 5 град/мин,

вакуумирование металла при остаточном давлении до 0,5 ГПа и продувку кислородом в вакууме,

перемешивание металла в ковше с помощью электромагнитного индуктора и продувку аргоном через дно ковша,

введение добавок с помощью специальной системы.

Возможность нагрева металла в ковше позволяет: снизить перегрев металла в сталеплавильном агрегате; провести раскисление - легирование с повышенным расходом материалов; обеспечить глубокую десульфурацию металла путем наводки высокоосновного восстановительного шлака. Кроме этого, на такой установке высокоэффективно используется продувка металла аргоном. Эта продувка обеспечивает не только дегазацию металла, но и перемешивание его, благодаря чему ускоряется расплавление присаживаемых в ковш ферросплавов и гомогенизация расплава по химическому составу и температуре, существенно улучшается взаимодействие металла и шлака, т.е. десульфурация металла.

Разработаны метод и устройство контроля окисленности шлака, позволяющие экспрессно определять и регулировать содержание окислов железа непосредственно в шлаковой ванне, определять количество вводимых в шлак раскислителей с учетом особенностей каждой плавки. Разработанная технология обеспечивает возможность получения высококачественного металла, и в т. ч. сверхчистой хромистой стали для современных роторов газовых турбин, которые должны надежно работать при температурах от - 40°С при пуске до 500°С в рабочем режиме и обладать высокой стойкостью против термического старения.

Повышению эффективности использования установки способствуют многие усовершенствования конструкции, особенно в части электронагрева, в том числе обслуживание двух стендов одним трансформатором и одним комплектом электродов с поворотными электрододержателями (двухпозиционная установка). В части регулирования химического состава металла предусмотрены: продувка металла аргоном через два пористых блока в дне ковша и через погружную фурму; подача в ковш всех материалов, необходимых для наведения шлака, раскисления - легирования и науглероживания металла.

Наиболее важные положения технологии доводки стали на установке ковш-печь сводятся к следующему.

Доводка металла на установке начинается с продувки его в течение 1-2 минуты, после чего производится измерение температуры и окисленности металла. С учетом содержания кислорода в металле вводят в него с помощью трайб-аппарата расчетное количество алюминиевой катанки (проволоки), чтобы осуществить предварительное раскисление металла. После этого приступают к наводке восстановительного шлака, присаживая известь и плавиковый шпат порциями не более 150 кг (общий расход до 10 кг/т). После получения жидкого шлака его раскисляют алюминием, расходуя 0,2-0,3 кг на тонну металла. Наводка шлака продолжается примерно 5 минут.

По окончании наводки шлака через 3 минуты продувки отбирают пробы металла и шлака, измеряют температуру. После получения результатов химического анализа металла производят основную корректировку его химического состава присадкой необходимого количества раскисляющих и легирующих присадок из расчета получения среднего содержания элементов. Затем металл перемешивают не менее 5 минут. После этого снова отбирают пробу металла, по результату ее анализа, если надо, осуществляют дополнительную корректировку химического состава и температуры стали. Высокоактивные элементы в виде порошковой проволоки вводят только после окончания последнего цикла нагрева металла.

Позиция нагрева АКП

Полная продолжительность обработки на позиции нагрева складывается из периода подвода энергии и времени выдержки.

Необходимо понимать важность обоих этих периодов для сокращения времени цикла. Особое внимание следует уделить:

времени отбора проб и анализа

времени на подачу материалов, легирование

...