4.1 Изменение химического состава металла в процессе окислительного рафинирования в кислородном конвертере
Металлошихта кислородного конвертера состоит из передельного чугуна и металлолома. Доля лома в шихте определена заданием . Химический состав металлолома может соответствовать составу любой углеродистой (нелегированной) стали (см. Марочник сталей). Состав передельного чугуна определен в предыдущем разделе курсовой работы. Для удобства работы с данными следует составить таблицу, в которой привести химический состав компонентов металлошихты, количество удаленных примесей и расчетный состав металла перед выпуском. Расчет ведется на 100 кг металлошихты.
Марка стали 10 - Сталь конструкционная углеродистая качественная
Применение: штамповки, поковки, трубопроводы котлов высокого давления и другие детали с весьма длительным сроком службы при температурах до 350°С.
Химический состав материала 10, %:
C |
Si |
Mn |
Ni |
S |
P |
Cr |
Cu |
As |
0.07 - 0.14 |
0.17 - 0.37 |
0.35 -0.65 |
до 0.25 |
до 0.04 |
до 0.035 |
до 0.15 |
до 0.25 |
до 0.08 |
Механические свойства при Т=20oС материала 10:
Сортамент |
Размер, мм |
Напр. |
в, МПа |
T, МПа |
5, % |
, % |
KCU, кДж / м2 |
Термообр. |
Пруток горячекатан. |
до 80 |
|
340 |
210 |
30 |
55 |
|
|
Лист горячекатан. |
до 4 |
|
300 |
|
24 |
|
|
|
Лист холоднокатан. |
до 4 |
|
300 |
|
24 |
|
|
|
Лист |
до 60 |
|
340 |
|
32 |
|
|
Нормализация |
Трубы холоднокатан. |
|
|
340 |
200 |
26 |
|
|
Нормализация |
Трубы горячекатан. |
|
|
360 |
240 |
25 |
|
|
|
Твердость материала 10 горячекатанного |
HB = 143 |
Твердость материала 10 калиброванного нагартованного |
HB = 187 |
Доля м/лома в шихте 22%
Доля чугуна 78 %
[S]ч = 0,015%
[S]м/лома = 0,04%
Содержание стали: [S]н.б.ст = 0,04%
Определим целесообразность десульфурацию чугуна:
[S]м.ш =
[S]п/п =
Вывод: Внедоменная десульфурация чугуна не нужна.
Оценка химического состава полупродукта.
При выплавке стали в кислородных конвертерах продувку жидкого металла ведут, как правило, до весьма низких концентраций углерода с последующей корректировкой состава по углероду (науглероживанием) во время выпуска. На этом основании примем содержание углерода в полупродукте на уровне 0,05 – 0,10 %. В условиях окислительного рафинирования кремний окисляется «до следов». Остаточное содержание марганца после продувки зависит от многих факторов, основными из которых являются исходное содержание Mn в металлошихте, шлаковый режим плавки и температура металла и содержание в нем углерода после продувки. При переработке шихты с низким содержанием марганца
(<0,3 %) его концентрация в полупродукте составит 0,04 – 0,08 %, при использовании шихты с более высоким содержанием марганца имеет место повышение содержания марганца в металле после продувки в конвертере (0,10 – 0,12 %). Процесс удаления фосфора в условиях кислородного рафинирования протекает весьма эффективно, чему способствует наличие в конвертере высокоосновного шлака, а также высокая окисленность металла и шлака по ходу продувки. Содержание фосфора в полупродукте может быть выбрано из диапазона 0,01 – 0,03 % масс. Содержание серы в полупродукте не должно превышать значений, установленных ГОСТом. В условиях кислородно-конвертерной плавки сера из металла удаляется примерно на 15 – 30 % отн.
Изменение состава при выплавке стали
Показатели |
Содержание примесей, % масс. |
||||
C |
Si |
Mn |
S |
P |
|
Состав стали по ГОСТ |
0,07- 0,14 |
0,17 – 0,37 |
0,35 – 0,65 |
0,04 |
0,035 |
Передельный чугун |
4,745 |
0,111 |
0,151 |
0,015 |
0,091 |
Металлический лом |
0,12 |
0,37 |
0,65 |
0,04 |
0,035 |
Средний состав шихты |
3,728 |
0,168 |
0,261 |
0,021 |
0,079 |
Состав полупродукта |
0,07 |
- |
0,10 |
0,02 |
0,03 |
Окислилось примесей |
3,658 |
0,168 |
0,161 |
0,001 |
0,049 |
Средний состав шихты рассчитывается по уравнению:
,
где
,
,
- содержание
-го
компонента, соответственно, в чугуне,
ломе и среднее в металлошихте, %;
- доля металлического лома в шихте.
Количество удаленных примесей определяется как разность между средним содержанием примеси в металлошихте и полупродукте.