Цель работы

Данная практическая работа «Расчет шихты для выплавки легированной стали» проводится со студентами 3 курса по специальности 150401 при изучении дисциплины «Технология производства стали в мартеновских и электродуговых печах», эта работа рассчитана на 10 часов.

Для проведения практической работы необходимо:

1. Изучить теоретический материал по теме «Выплавка стали в дуговой сталеплавильной печи».

2. Студенты получают задания у преподавателя в соответствии с таблицей 10.

3. Знакомятся с химическим составом стали (таблица 10).

4. Проводят расчет по примеру стали марки 12Х18Н12М3ТЛ (пользуясь методическим пособием).

5. Сделать вывод в виде двух таблиц.

Практическая работа № 1 (часть 1) пример расчета шихты для фасонного стального литья

Задание: Рассчитать шихту для выплавки стали 12Х18Н12М3ТЛ

(марка стали выбирается в таблице 10, номер марки берется у преподавателя) в дуговой электропечи ДСП-12 (емкость печи берется из табл. 10) с основной футеровкой. Выход годного литья составляет 58 % (табл. 1).

Для расчета принимаем следующие средние значения химических элементов, входящих в состав стали 12Х18Н12М3ТЛ, %(табл. 10):

С = 0,11; Si = 0,60; Mn = 1,50; Сг = 17,50; Ni = 12,00; Мо = 3,50; Ti = 0,60;

S ≤ 0,030; P 0,035.

Выбор компонентов шихты и последовательность их загрузки.

( у каждой марки стали свои данные, заполнить I.: 1.__, 2.__, 3.__; II.: 1.__, 2.__,

пользуясь табл. 10, 11)

I. Выбор компонентов шихты:

1. Сталь выплавляю на основе:

• возврата собственного производства;

• стального лома;

• передельного чугуна.

2. Для введения легирующих элементов использую:

• феррохром;

• никель;

• ферромолибден;

• ферротитан.

3. Для раскисления применяю:

• ферромарганец;

• ферросилиций;

• алюминий.

II. Последовательность загрузки шихты:

Сталь выплавляю по полному технологическому процессу с окислением.

1. В металлозавалку:

• возврат;

• стальной лом;

• чугун;

• никель.

2. В процессе:

ферромолибден - в ванну в период кипения;

ферромарганец и ферросилиций - в начале восстановительного периода;

феррохром - после предварительного раскисления;

ферротитан - перед выпуском стали;

алюминий – в период раскисления в ковш.

Угар элементов, %:

( у каждой марки стали свои данные, заполнить I.; II; III, пользуясь табл. 10, 12)

I. В процессе расплавления и окисления расплава из компонентов шихты:

• С = 15 (до начала кипения);

• Si = 100;

• Mn = 80;

• Р = 60;

• S = 45;

• Сг = 30;

• Ni = 3;

• Мо = 6;

• Ti = 100;

II. В процессе растворения ферросплавов в жидкой стали:

• С = 35;

• Si = 15;

• Mn = 10;

• Р = 25;

• S = 45;

• Сr = 8;

• Ni = 0;

• Мо = 3;

• Ti = 50;

III. В процессе раскисления стали:

• Mn = 18;

• Si = 15;

• Al = 60.

Количество возврата (1):

В = 100 – ВГ, (1)

где ВГ - выход годного литья, %.

В = 100 - 58 = 42

Содержание легирующего элемента (2), вносимого в шихту возвратом собственного производства, рассчитывают по формуле:

Э_лв = Э_в * , (2)

где Эв – содержание элемента в возврате ( см. таблица 10), %

Сr_лв = 17,50 x 42/100 = 7,35;

Ni_лв = 12,00 x 42/100 = 5,04;

Мо_лв = 3,50 x 42/100 = 1,47;

Ti_лв = 0,60 x 42/100 = 0,25.

Содержание легирующего элемента (3), вносимого возвратом собственного производства в металл отливки, с учетом угара:

Э_ло = Э_лв * , (3)

где У – угар в процессе расплавления и окисления расплава из компонентов шихты, %

( см. табл. 12)

Примечание. Титан и алюминий, имеющиеся в возврате, могут выгорать практически полностью в процессе выплавки стали, поэтому расчет шихты в этом случае необходимо вести без учета содержания их в возврате.

Расход ферросплава (лигатуры) (4) с учетом угара вводимого легирующего элемента рассчитывают по формуле, %

Ф = (4)

где Э_ф – содержание легирующего элемента в составе ферросплава (лигатуры)

( см. табл. 11);

Э_о – требуемое содержание легирующего элемента в выплавляемой стали;

У - угар в процессе растворения ферросплавов в жидкой стали ( см. табл. 12)

Содержание углерода в стали (5) перед раскислением определяется как разность между требуемым его содержанием и количеством углерода, вносимым в сталь легирующими присадками, %:

С_м = С_о - ΣС_ф * , (5)

где С_о - требуемое содержание углерода в металле отливки, %; ( см. табл. 10)

С_ф - содержание углерода в легирующей присадке, % ( см. табл. 10);

Ф - количество присадки добавки, % ( см. формула 4).

С_м = 0,11 – 0,02 x 7,37/100 = 0,109

Содержание углерода в шихте (6) должно быть больше, чем в готовой стали, для осуществления процесса кипения стали. Это количество углерода определяется по формуле, %:

С_ш = + V_к * r_к + С_м (6)

где У_с - угар углерода при расплавлении шихты, ( см. табл. 12);

V_к - скорость выгорания углерода в период кипения, (0,004...0,008 %/мин);

τ_к - продолжительность периода кипения, мин (50...90 мин).

С_ш – 15:100 * С_ш = 0,006 * 70 + 0,109

С_ш * (1 – 15/100) = 0,006 * 70 + 0,109

С_ш =

С_ш = 0,62

Содержание стального лома и чугуна (7)в металлозавалке определяется ре-шением системы уравнений (неизвестными являются содержание стального лома и чугуна):

(7)

где В, Л, Ч - содержание в шихте соответственно возврата, стального лома и чу-гуна, % ( см. формула (1) ;

Ф - содержание легирующих компонентов, вводимых в шихту или жидкую сталь до ее раскисления, % ( см. формула (4);

С _в ( см. таблица (10), С_л, С_ч, С_ф - содержание углерода в соответствующих компонентах шихты, % ( см. таблица (11)

Л + Ч = 100 – 42 – 7,37 – 20,66 – 3,77 – 3, 43

Л + Ч = 22,77

0,003 * Л + 0,038 * Ч + 0,08931 = 0,62

0,003 * Л + 0,038 * Ч = 0,62 – 0,08931

0 ,003 * Л + 0,038 * Ч = 0,53

Л = 22,77 – Ч

0,003 * (22,77 - Ч) = 0, 038 * Ч = 0,53

Ч = 0,06831 – 0,003 * Ч + 0,038 * Ч = 0,53

0,0354 * Ч = 0,46169

Ч = 13,19

Л = 22,77 – 13,19

Л = 9,58