Практическая работа № 3
Тема: |
Расчет ферросплавов |
Цель работы: |
овладеть навыками расчета необходимого количества раскислителей и легирующих на плавку. В результате выполнения практической работы студенты должны уметь: - рассчитывать требуемое количество ферросплавов для раскисления и легирования стали; - пользоваться технологическими инструкциями; должны знать: - характеристику ферросплавов; классификацию, требования по химическому составу; - маркировку ферросплавов. |
Приборы, материалы и инструмент |
Калькулятор |
Порядок выполнения практической работы |
1. Усвоить теоретический материал по темам: - Ферросплавы; классификация, требования по химическому составу. Подготовка металлической части шихты к плавке. 2 Ответить на тесты. 3 Выполнить и записать задания практической работы в тетрадь по практическим занятиям. 4 Сдать выполненную практическую работу на проверку преподавателю Сдать выполненную практическую работу на проверку преподавателю |
Теоретическая часть
Ферросплавы – это сплавы железа с различными элементами, применяемые для раскисления и легирования стали.
Раскисление – это удаление из металла избыточного кислорода растворенного в стали.
Легирование – это добавление в сталь различных элементов с целью придания металлу заданного комплекса свойств.
Состав ферросплавов применяемых в качестве раскислителей и легирующих при производстве стали приводится в таблице 4.
Таблица 4 – Состав ферросплавов
Марка сплава |
Основной компонент, % |
Массовая доля, % (не более) |
||||||
|
|
Mn |
Si |
C |
P |
S |
прочие элементы |
|
Ферросилиций (ГОСТ 1415-78) |
||||||||
ФС75 |
74-80Si |
0,4 |
- |
0,1 |
0,05 |
0,02 |
0,07-2,5Al |
|
ФС65 |
63-68Si |
0,4 |
- |
0,1 |
0,05 |
0,02 |
0,5-2,0Al |
|
ФС45 |
41-47Si |
0,6 |
- |
0,1 |
0,05 |
0,02 |
0,5-1,8Al |
|
ФС25 |
23-27Si |
0,9 |
- |
0,8 |
0,06 |
0,02 |
0,5-1,0Al |
|
Силикомарганец (ГОСТ 47-56-77) |
||||||||
СМн20 |
72-74Mn |
- |
20-22 |
1,0 |
0,1; 0,25 |
0,03 |
- |
|
СМн17 |
72-76Mn |
- |
17-20 |
1,7 |
0,1; 0,35 |
0,03 |
- |
|
СМн14 |
74-79Mn |
- |
14-17 |
2,5 |
0,25; 0,35 |
0,03 |
- |
|
СМн10 |
65-79Mn |
- |
10-14 |
3,5 |
0,35 |
0,03 |
- |
|
Ферромарганец высокоуглеродистый ГОСТ 4755-80 |
||||||||
ФМн78 |
78-80Mn |
- |
2,0 |
7,0 |
0,35 |
0,03 |
- |
|
ФМн78к |
78-80Mn |
- |
1,0 |
7,0 |
0,25 |
0,03 |
- |
|
ФМн75 |
75-79Mn |
- |
1,0 |
7,0 |
0,45 |
0,03 |
- |
|
ФМн75С4 |
75-79Mn |
- |
4,0 |
7,0 |
0,45 |
0,03 |
- |
|
ФМн75С9 |
75-77Mn |
- |
9,0 |
6,0 |
0,45 |
0,03 |
- |
|
ФМн70 |
78-80Mn |
- |
2,0 |
7,0 |
0,55 |
0,03 |
- |
|
Ферромарганец низко- и среднеуглеродистый (ГОСТ 4755-80) |
||||||||
ФМн0,5 |
>85Mn |
- |
2,0 |
0,5 |
0,3 |
0,03 |
- |
|
ФМн1,0 |
85-91Mn |
- |
2,0 |
1,0 |
0,3 |
0,03 |
- |
|
ФМ1,5 |
85-90Mn |
- |
2,5 |
1,5 |
0,3 |
0,03 |
- |
|
ФМн2,0 |
85-90Mn |
- |
2,0 |
2,0 |
0,35 |
0,03 |
- |
|
Феррохром высокоуглеродистый (ГОСТ 4757-79) |
||||||||
ФХ650 |
67-73Сr |
- |
1,5; 2,0 |
6,0 |
0,03; 0,05 |
0,05 |
- |
|
ФХ800 |
67-73Сr |
- |
2,0 |
8,0 |
0,03; 0,05 |
|
- |
|
Феррохром среднеуглеродистый (ГОСТ 4757-79) |
||||||||
ФХ100 |
69-72Cr |
- |
1,5; 2,0 |
1,0 |
0,03; 0,05 |
0,02; 0,04 |
- |
|
ФХ200 |
68-74Cr |
- |
1,5; 2,0 |
2,0 |
0,03; 0,05 |
0,02; 0,04 |
- |
|
ФХ400 |
68-74Cr |
- |
2,0 |
4,0 |
0,03; 0,05 |
0,04 |
- |
|
Феррохром низкоуглеродистый (ГОСТ 4757-79) |
||||||||
ФХ010 |
65-75Cr |
- |
1,5 |
0,1 |
0,03; 0,05 |
0,03 |
- |
|
ФХ025 |
67-75Cr |
- |
1,5; 2,0 |
0,25 |
0,03; 0,05 |
0,03 |
- |
|
ФХ050 |
>65Cr |
- |
2,0 |
0,5 |
0,03; 0,05 |
0,03 |
- |
|
Феррохром азотированный (ГОСТ 4757-79) |
||||||||
ФХН400 |
67-70Cr |
- |
1,0 |
0,06 0,03 |
0,04 |
0,04 |
2,1-4,0N |
|
ФХН600 |
60-67Cr |
- |
1,0 |
0,03 0,03 |
0,04 |
0,04 |
4,1-8,5N |
|
Феррованадий (ТУ 14-5-98-84) |
||||||||
ФВд48У0, 40 |
48-56V |
2,7 |
1,8 |
0,4 |
0,07 |
0,02 |
- |
|
ФВд48У0, 60 |
48-55V |
5,0 |
2,2 |
0,6 |
0,08 |
0,03 |
- |
|
ФВД48У0, 50 |
43-46V |
2,0 |
2,0 |
0,5 |
0,08 |
0,05 |
- |
|
ФВд38У1, 1 |
38-53V |
6,0 |
3,0 |
1,0 |
0,1 |
0,5 |
- |
|
ФВд38У0, 75 |
35-42V |
2,0 |
2,0 |
0,75 |
0,1 |
0,1 |
- |
|
Феррониобий (ГОСТ 16773-86) |
||||||||
ФН660 |
55-65Nb |
- |
0,9-1,5 |
0,1 |
0,1 |
0,3 |
1-3Al |
|
ФН658 |
50-65Nb |
- |
1,0-2,0 |
0,2 |
0,15 |
0,3 |
1-6Al |
|
ФН650С |
44-65Nb |
- |
5-12 |
0,5 |
0,5 |
0,05 |
1-4Al |
|
Ферротитан (ГОСТ 4761-80) |
||||||||
ФТи68 |
68-70Ti |
- |
0,5 |
0,2 |
0,05 |
0,05 |
<5Al |
|
ФТи30 |
30-45Ti |
- |
5,0; 8,0 |
0,2 |
0,04; 0,07 |
0,07; 0,04 |
<8; <14Al |
|
ФТи20 |
23-36Ti |
- |
6,0; 35 |
0,2 |
0,08; 0,15 |
0,08; 0,03 |
<8; <35Al |
|
Ферромолибден (ГОСТ 4751,09-79) |
||||||||
ФМо60 |
60-68Mo |
- |
0,8 |
0,05 |
0,05 |
0,1 |
- |
|
ФМо55 |
55-67Mo |
- |
1,0; 1,5 |
0,08 |
0,08; 0,1 |
0,12; 0,15 |
- |
|
ФМо52 |
53-64Mo |
- |
5,0 |
0,5 |
0,1 |
0,2 |
|
|
Ферровольфрам (ГОСТ 17293-82) |
||||||||
ФВ80а |
80-85W |
0,2 |
0,8 |
0,1 |
0,03 |
0,02 |
4-6Mo |
|
ФВ75а |
75-83W |
0,2 |
1,1 |
0,15 |
0,04 |
0,04 |
4-7Mo |
|
ФВ70 |
71-78W |
0,4 |
0,5 |
0,3 |
0,04 |
0,08 |
0.3-1.5Mo |
|
ФВ70а |
77-84W |
0,3 |
2,0 |
0,3 |
0,06 |
0,06 |
4-7Mo |
|
ФВ65 |
71-77W |
0,6 |
1,2 |
0,7 |
0,1 |
0,15 |
0,3-6,0Mo |
|
Состав алюминия по ГОСТ 925-79
Марка |
Al+Mg, % (не менее) |
Массовая доля примесей, % (не более) |
|||||
Mg |
Si |
Pb |
Cu |
Zn |
Sn |
||
АВ97 |
97,1 |
0,1 |
1,0 |
0,1 |
0,1 |
0,1 |
0,1 |
АВ92 |
92,0 |
3,0 |
1,0 |
0,2 |
3,0 |
0,8 |
0,1 |
AB88 |
88,0 |
3,0 |
4,0 |
0,3 |
3,5 |
3,0 |
0,2 |
AB86 |
86,0 |
3,0 |
5,0 |
0,3 |
4,0 |
3,5 |
0,2 |
Порядок выполнения расчета ферросплавов
Расчет ведется на 100 кг металла.
Для расчета необходимого количества ферросплавов для заданной марки стали в первую очередь необходимо задаться требуемыми ферросплавами.
В качестве примера выполним расчет ферросплавов для раскисления и легирования стали марки 08Ю.
Раскисление и легирование стали марки 08Ю проводится низкоуглеродистым ферромарганцем марки ФМн 0,5 и алюминием вторичным марки АВ97.
Расчетный состав стали, металла перед раскислением, состав выбранных ферросплавов приводятся в таблице 5.
Таблица 5 – Состав стали, металла перед раскислением и ферросплавов
В процентах
Материал |
C |
Si |
Mn |
Al |
S |
P |
Fe |
Расчетный состав стали |
0,03 |
0,01 |
0,19 |
0,04 |
0,015 |
0,016 |
Ост. |
Металл перед раскислением |
0,03 |
- |
0,05 |
- |
0,01 |
0,015 |
Ост. |
ФМн0,5 |
0,3 |
1,0 |
90 |
- |
0,021 |
0,2 |
8,48 |
АВ97 |
- |
- |
- |
97 |
- |
- |
3 |
Необходимое количество ферросплава определяется по формуле:
[кг/100
кг стали], (1)
где А – содержание элемента в готовой стали, %
В – содержание элемента в металле перед раскислением,%
У – доля усвоения элемента,
Р – доля элемента в ферросплаве.
Доля усвоения элемента зависит от многих факторов: типа сталеплавильного агрегата, степени окисленности металла и шлака и т.д. В нашем примере при выплавке стали в конвертере доля усвоения различных элементов представлена в табл. 6.
Таблица 6 – Доля усвоения
Элемент |
Доля усвоения |
Элемент |
Доля усвоения |
углерод (из мелочи коксовой) |
0,50 |
алюминий |
0,20 |
углерод (из ферросплавов) |
0,7-0,9 |
титан |
0,30 |
кремний |
0,90 |
ниобий |
0,90 |
хром |
ванадий |
||
марганец |
фосфор * |
0,75 |
|
азот (из азотированных ферросплавов) |
0,40 |
бор |
0,65 |
Определяется необходимое количество ферромарганца по формуле 1:
ФМп0,5 = (0,19-0,05)/(0,9*0,9)=0,173 (кг/100 кг стали)
Определяется необходимое количество алюминия вторичного по формуле 1:
АВ97=
кг/100 кг стали
Для определения расхода ферросплавов на плавку необходимо полученные значения умножить на 10 и на емкость сталеплавильного агрегата.
Так для конвертера емкостью 350 т расход ферромарганца составит 0,173*10*350= 605 кг или 0,605 т.
В приложении 3 приводятся варианты индивидуальных заданий по расчету количества ферросплавов на плавку. Химический состав металла перед раскислением берется самостоятельно или из примера расчета.
Приложения
Приложение 1 - Варианты индивидуальных заданий по расчету среднего состава металлошихты
Вариант |
Доля чугуна в завалке, % |
Химический состав чугуна, % |
||||
С |
Mn |
Si |
P |
S |
||
1 |
70 |
3,2 |
0,1 |
0,78 |
0,1 |
0,015 |
2 |
71 |
3,25 |
0,11 |
0,80 |
0,11 |
0,016 |
3 |
72 |
3,3 |
0,12 |
0,82 |
0,12 |
0,017 |
4 |
73 |
3,35 |
0,12 |
0,84 |
0,13 |
0,018 |
5 |
74 |
3,4 |
0,13 |
0,86 |
0,14 |
0,019 |
6 |
75 |
3,45 |
0,14 |
0,88 |
0,15 |
0,02 |
7 |
76 |
3,5 |
0,15 |
0,44 |
0,16 |
0,021 |
8 |
77 |
3,55 |
0,16 |
0,46 |
0,17 |
0,022 |
9 |
78 |
3,6 |
0,17 |
0,48 |
0,18 |
0,023 |
10 |
79 |
3,63 |
0,18 |
0,50 |
0,19 |
0,024 |
11 |
81 |
3,7 |
0,19 |
0,52 |
0,20 |
0,025 |
12 |
82 |
3,73 |
0,20 |
0,54 |
0,1 |
0,015 |
13 |
55 |
3,8 |
0,21 |
0,56 |
0,11 |
0,016 |
14 |
56 |
3,83 |
0,22 |
0,58 |
0,12 |
0,017 |
15 |
57 |
3,9 |
0,23 |
0,6 |
0,13 |
0,018 |
16 |
58 |
3,93 |
0,24 |
0,62 |
0,14 |
0,019 |
17 |
59 |
4,0 |
0,25 |
0,64 |
0,15 |
0,02 |
18 |
60 |
4,03 |
0,26 |
0,66 |
0,16 |
0,021 |
19 |
61 |
4,1 |
0,27 |
0,68 |
0,17 |
0,022 |
20 |
62 |
4,13 |
0,28 |
0,7 |
0,18 |
0,023 |
21 |
63 |
4,2 |
0,29 |
0,72 |
0,19 |
0,024 |
22 |
64 |
4,23 |
0,30 |
0,74 |
0,20 |
0,025 |
23 |
65 |
3,67 |
0,31 |
0,76 |
0,17 |
0,015 |
Вариант |
Доля чугуна в завалке, % |
Химический состав чугуна, % |
||||
С |
Mn |
Si |
P |
S |
||
24 |
66 |
3,77 |
0,32 |
0,78 |
0,1 |
0,016 |
25 |
67 |
3,87 |
0,33 |
0,80 |
0,11 |
0,017 |
26 |
68 |
3,97 |
0,34 |
0,82 |
0,12 |
0,018 |
27 |
69 |
4,07 |
0,35 |
0,84 |
0,13 |
0,019 |
28 |
54 |
4,17 |
0,36 |
0,86 |
0,14 |
0,02 |
29 |
53 |
4,27 |
0,37 |
0,88 |
0,15 |
0,021 |
30 |
52 |
4,33 |
0,38 |
0,9 |
0,16 |
0,022 |
С 1 по 12 варианты расчеты ведутся для выплавки стали в конвертерах, с 13 по 30 – в мартеновских печах.
Приложение 2 - Варианты индивидуальных заданий по расчету расхода извести
Вари- ант |
Кол-во SiO2 из метало- шихты |
Основ- ность шлака |
Емкость конвер- тера |
Расход шлакообразующих материалов, % |
||||
Футе- ровка |
Плавико- вый шпат |
Твердый конвертерный шлак |
||||||
1 |
1,1 |
2,8 |
50 |
0,1 |
0,4 |
1,2 |
||
2 |
1,11 |
2,9 |
100 |
0,11 |
0,39 |
1,22 |
||
3 |
1,12 |
3 |
130 |
0,12 |
0,38 |
1,24 |
||
4 |
1,13 |
3,1 |
180 |
0,13 |
0,37 |
1,26 |
||
5 |
1,14 |
3,2 |
200 |
0,14 |
0,36 |
1,28 |
||
6 |
1,15 |
3,3 |
250 |
0,15 |
0,35 |
1,3 |
||
7 |
1,16 |
3,4 |
300 |
0,16 |
0,34 |
1,34 |
||
8 |
1,17 |
3,6 |
350 |
0,17 |
0,33 |
1,38 |
||
9 |
1,18 |
3,7 |
400 |
0,18 |
0,32 |
1,42 |
||
10 |
1,19 |
3,8 |
50 |
0,19 |
0,31 |
1,46 |
||
11 |
1,20 |
2,8 |
100 |
0,21 |
0,4 |
1,5 |
||
12 |
1,21 |
2,9 |
130 |
0,22 |
0,39 |
1,54 |
||
13 |
1,22 |
3 |
180 |
0,23 |
0,38 |
1,58 |
||
14 |
1,23 |
3,1 |
200 |
0,24 |
0,37 |
1,62 |
||
15 |
1,24 |
3,2 |
250 |
0,25 |
0,36 |
1,68 |
||
16 |
1,25 |
3,3 |
300 |
0,26 |
0,35 |
1,72 |
||
17 |
1,26 |
3,4 |
350 |
0,27 |
0,34 |
1,76 |
||
18 |
1,27 |
3,6 |
400 |
0,28 |
0,33 |
1,8 |
||
19 |
1,28 |
3,7 |
50 |
0,29 |
0,32 |
1,78 |
||
20 |
1,29 |
3,8 |
100 |
0,3 |
0,31 |
1,74 |
||
21 |
1,3 |
2,8 |
130 |
0,1 |
0,29 |
1,66 |
||
22 |
1,1 |
2,9 |
180 |
0,11 |
0,28 |
1,7 |
||
23 |
1,11 |
3 |
200 |
0,12 |
0,27 |
1,52 |
||
24 |
1,12 |
3,1 |
250 |
0,13 |
0,26 |
1,48 |
||
Вари- ант |
Кол-во SiO2 из метало- шихты |
Основ- ность шлака |
Емкость конвер- тера |
Расход шлакообразующих материалов, % |
||||
Футе- ровка |
Плавико- вый шпат |
Твердый конвертерный шлак |
||||||
25 |
1,13 |
3,2 |
300 |
0,14 |
0,25 |
1,4 |
||
26 |
1,14 |
3,3 |
350 |
0,15 |
0,24 |
1,56 |
||
27 |
1,15 |
3,4 |
400 |
0,16 |
0,23 |
1,44 |
||
28 |
1,16 |
3,6 |
180 |
0,17 |
0,22 |
1,32 |
||
29 |
1,17 |
3,7 |
200 |
0,18 |
0,21 |
1,36 |
||
30 |
1,18 |
3,8 |
250 |
0,19 |
0,20 |
1,48 |
||
Приложение 3 - Варианты индивидуальных заданий по расчету количества ферросплавов на плавку
Вариант |
Емкость конвертера |
Марка стали |
1 |
50 |
Ст 1 пс |
2 |
100 |
Ст 2 пс |
3 |
130 |
Ст 3 Гпс |
4 |
180 |
Ст 5 сп |
5 |
200 |
10 |
6 |
250 |
15 |
7 |
300 |
20 |
8 |
350 |
А |
9 |
400 |
Д |
10 |
50 |
Е |
11 |
100 |
А32 |
12 |
130 |
А36 |
13 |
180 |
09Г2 |
14 |
200 |
09Г2Д |
15 |
250 |
09Г2С |
16 |
300 |
12ГС |
17 |
350 |
16ГС |
18 |
400 |
14Г2 |
19 |
50 |
10ХНДП |
20 |
100 |
10Г2С1 |
21 |
130 |
16Г2АФ |
22 |
180 |
17ГС |
23 |
200 |
08ГСЮТ |
24 |
250 |
03ХГЮ |
Вариант |
Емкость конвертера |
Марка стали |
25 |
300 |
06ХГСЮ |
26 |
350 |
Ст 1 сп |
27 |
400 |
Ст 2 сп |
28 |
180 |
Ст 3 Гсп |
29 |
200 |
15ЮА |
30 |
250 |
20пс |