Проект электросталеплавильного цеха производительностью 75 тыс. тонн жидкой стали в год (Расчётная часть дипломного проекта)

Страницы работы

Фрагмент текста работы

2 Расчётная часть

2.1 Баланс металла в электросталеплавильном цехе

Сортамент и химический состав сталей, выплавляемых в цехе (производительность 75 тыс. т/год) представлен в таблице 1.

Возвратные отходы в электросталеплавильном цехе представляют собой  недоливки и скрап.

Недоливки – слитки, недолитые до нормального веса. Отходы металла в виде недоливок колеблется от 1,2 до 3,5 % от массы жидкой стали. Отходы в виде скрапа возникают вследствие образования козелков в сталеразливочных ковшах, при повторных сливах металла из печи во время её заправки и так далее.

Невозвратные отходы в электросталеплавильном цехе представляют собой угар металла в печи в результате испарения в зоне электрических дуг. Величина угара в большой степени зависят от качества шихты: стружка, мелкий ржавый скрап окисляются больше, и в связи с этим величина угара возрастает. Величина угара составляет в среднем 5 % от величины загружаемой шихты и составляет 80 кг/т жидкой стали.

Опираясь на сортамент выплавляемых в цехе марок стали, выбранное сечение заготовки и не возвратимых и невозвратимых отходов и потребность в шихте на 1 т заготовки. Результаты расчетов  сводятся в таблицу 2.


Таблица 1 – Сортамент и химический состав сталей, выплавляемых в ЭСПЦ

Номер

группы

Производство

тыс.т/год

Наименование

группы

Марки

стали

Химический состав, %

С

Mn

Si

Cr

Ni

Mo

1

15

Хромоникелевая ГОСТ 4543-71

40Х2Н2МА

0,35-0,42

0,3-0,6

0,17-0,37

1,25-1,65

1,35-1,75

0,2-0,3

12ХН3А

0,09-0,16

0,30-0,60

0,17-0,37

0,60-0,90

2,75-3,15

-

20Х2Н4А

0,16-0,22

0,30-0,60

0,17-0,37

1,25-1,65

3,25-3,65

-

Среднее по группе

0,45

0,27

1,2

2,65

0,25

2

15

Хромистая

ГОСТ 4543-71

20Х

0,17-0,23

0,5-0,8

0,17-0,37

0,7-1,0

-

-

30Х

0,25-0,33

0,5-0,8

0,17-0,37

0,8-1,0

-

-

35Х

0,31-0,39

0,5-0,8

0,17-0,37

0,8-1,0-

-

-

40Х

0,36-0,44

0,5-0,8

0, 0,17-37-

0,8-1,0

-

-

50Х

0,46-0,54

0,5-0,8

0,170,37

0,8-1,0

Среднее по группе

0,65

0,27

0,95

-

-

Продолжение Таблицы 1

Номер

группы

Производство

тыс.т/год

Наименование

группы

Марки

стали

Химический состав, %

3

25

Углеродистая качественная конструкционная

ГОСТ 1054–74

С

Mn

Si

Cr

Ni

Mo

45

0,42-0,50

0,50-0,80

0,17-0,37

50

0,47-0,55

0,50-0,80

0,17-0,37

60Г

0,57-0,65

0,70-1,00

0,17-0,37

-

-

Среднее по группе

0,70

0,27

-

-

-

4

20

Хромокремнемар-ганцевая ГОСТ 4543-71

25ХГСА

0,22-0,28

0,80-1,10

0,90-1,20

0,80-1,10

-

-

30ХГСА

0,28-0,34

0,80-1,10

0,90-1,20

0,80-1,10

-

-

35ХГСА

0,32-0,39

0,80-1,10

1,10-1,40

1,10-1,40

-

-

ВСЕГО

75

Среднее по группе

0,95

1,15

1,20

Расчет ведется по методическим указаниям [14].


Таблица 2 – Собственные отходы электросталеплавильного цеха и потребность в металлической шихте

Группа марок

Производство, т/год

Возвратимые отходы

Угар

Требуется

Ме шихты, т/год

скрап

недоливки

всего

%

T

%

T

%

T

%

T

1

15 000

0,5

75

1,2

180

1,7

255

6

900

16155

2

15 000

0,5

75

1,2

180

1,7

255

6

900

16155

3

25 000

0,5

125

1,2

300

1,7

425

6

1500

26925

4

20 000

0,5

100

1,2

240

1,7

340

6

1200

21540

всего

75 000

375

900

1275

4500

80775

По данным таблицы 2 определяем расход шихты на 1т продукции:

                                        f =,                                                 (1)

В соответствии с этим выход годного по цеху составит:

f =

Принимаем выход годного 93 %.

Таблица 3 – Количество отходов при кузнечном переделе  слитков

Группа марок

Поступило на обработку,   тонн

Потери металла

КР

Масса годного, т

%

т

1

10000

18

1800

1,2

8200

2

10000

18

1800

1,2

8200

3

25000

18

4500

1,2

20500

4

15000

18

2700

1,2

12300

Всего

60000

10800

1,2

49200

Потери металла складываются из:

1. Из потерь на образование окалины при нагреве слитков для последующей обработки. Угар составляет 1 %.

2. Из головной обрези, составляющей ≈ 14 % от массы слитка, в связи с применением теплоизоляционных вкладышей.

3. Из обрези донной части слитка 3 % от массы слитка.

Общие потери металла составят 18 %.

Выход годного: ВГ = 100 – 18 = 82 %.

Коэффициент расхода (КР), характеризующий расход слитков на 1т годных поковок равен:

КР = 100/(ВГ) = 100/82 = 1,2.

На обработку в механические цеха будет поступать 49,2 тыс. тонн стальных поковок. Из них:

Таблица 4– Баланс металла по механическому переделу

Группа марок

Поступило на мех.обработку, тонн

Потери металла

КР

Масса годного, т

%

т

1

8200

23

1886

1,2

6314

2

8200

23

1886

1,2

6314

3

20500

23

4715

1,2

15785

4

12300

23

2829

1,2

9471

Всего

49200

23

11316

1,3

37884

Остальные 15 тыс. тонн стали (без учёта потерь), 3х групп марок, будут реализовываться на сторону в виде стальных слитков.

Таблица 5 – Общее количество возвратимых отходов, тыс. т

Источник поступления

Группа марок

Сумма, т

1

2

3

4

ЭСПЦ

255

255

425

340

1275

Кузнечный цех

1800

1800

4500

2700

10800

Механический цех

1886

1886

4715

2829

11316

Всего

3941

3941

9640

5869

23391

Коэффициент расхода слитков рассчитываем по формуле:

                                                   (2)

где Мэспц – масса слитков из ЭСПЦ, т.

Мс.г.п. – масса готовых мех. обработанных поковок.

В соответствии с этим выход годного по цеху составит:

                                ВГ = 100/СКР,                                                      (3)

ВГ = 100/1,58 = 63 %.

С учетом реализации слитков на сторону СКР составит:

В соответствии с этим выход годного по цеху составит:

                                                   ВГ = 100/СКР,                                                 (4)

       ВГ = 100/1,42 = 70 %.

2.1.1 Расход ферросплавов и легирующих материалов

Возвратимые отходы электросталеплавильного цеха используются для выплавки стали. При расплавлении шихты часть легирующих элементов окисляется, коэффициент усвоения (использования) легирующих элементов отходов зависит от многих факторов, таких как сродство к кислороду, содержание элементов в отходах, насыпной вес скрапа (лома).

Обычно принимают, что кремний, алюминий, титан, цирконий и другие высокоактивные элементы при расплавлении выгорают полностью (коэффициент усвоения равен нулю).

Таблица 6 – Расход ферросплавов и легирующих материалов

Группа

Масса возвратимых отходов, т

Возврат марганца

Возврат хрома

Среднее содержание, %

Коэффициент усвоения

Масса

Mn из отходов, т

Среднее содержание, %

Коэффициент усвоения

Масса Cr

из отходов, т

1

3941

0,45

0,8

14,2

1,2

0,85

40,19

2

3941

0,65

0,8

20,49

0,95

0,85

31,8

3

9640

0,70

0,8

54

-

-

-

4

5869

0,95

0,8

44,6

1,20

0,85

59,86

Итого

23391

131,89

131,85

Продолжение Таблицы 6

Группа

Масса возвратимых отходов, т

Возврат никеля

Возврат молибдена

Среднее содержание, %

Коэффициент усвоения

Масса

Ni из отходов, т

Среднее содержание, %

Коэффициент усвоения

Масса

Мо из отходов, т

1

3941

2,65

0,8

83,5

0,25

0,95

9,35

2

3941

-

-

-

-

-

-

3

11738

-

-

-

-

-

-

4

4026

-

-

-

-

-

-

Итого

23391

83,5

9,35

Потребность цеха в ферросплавах производится по формуле:

Ф=,                                      (5)

где Ф – масса ферросплава, т;

G – масса жидкого металла, т;

а – содержание данного элемента в готовой стали, %;

b – содержание его в ванне перед легированием, %;

m – базовое содержание элементов в ферросплаве, %;

n – коэффициент усвоения.

Потребность цеха в феррохроме приведена в таблице 7.

Таблица 7 – Потребность цеха в феррохроме

Группа марок

Масса

Жидкого, т

Средние содержание

Cr в стали, %

Остаточная концентрация

Cr, %

Возврат

Cr, т

Содерж.

Cr в

FeCr, %

Коэф.

усвоения

Потребность в сплаве, т

1

15255

1,2

0,1

40,19

60

0,95

223,88

2

15255

0,95

0,1

31,8

60

0,95

171,7

3

-

-

-

-

-

-

-

4

20340

1,20

0,1

41

60

0,95

320,6

Сумма

50850

113

716,2

Таблица 8 – Потребность цеха в ферромарганце

Группа марок

Масса

Жидкого, т

Средние содержание

Mn в стали, %

Остаточная концентрация

Mn, %

Возврат

Mn, т

Содерж.

Mn в

FeMn,%

Коэф.

усвоения

Потребность в сплаве, т

1

15255

0,45

0,2

14,2

70

0,95

36

2

15255

0,65

0,2

20,49

70

0,95

72,4

3

25425

0,70

0,2

54

70

0,95

110

4

20340

0,95

0,2

44,6

70

0,95

162,3

Сумма

76275

133,29

380,7

                 

Таблица 9 – Потребность цеха в ферросилиции

Группа марок

Масса

Жидкого, т

Средние содержание

Si в стали, %

Остаточная концентрация

Si, %

Возврат

Si, т

Содерж.

Si в

FeSi, %

Коэф.

усвоения

Потребность в сплаве, т

1

15255

0,27

0

0

65

0,9

70

2

15255

0,27

0

0

65

0,9

70

3

25425

0,27

0

0

65

0,9

117,3

4

20340

1,15

0

0

65

0,9

400

Сумма

76275

0

657,3

        

Таблица 10 – Потребность цеха в никеле

Группа марок

Масса

Жидкого, т

Средние содержание

Ni в стали, %

Остаточная концентрация

Ni, %

Возврат

Ni, т

Содерж.

Ni в

FeNi, %

Коэф.

усвоения

Потребность в сплаве, т

1

15255

2,65

0,5

83,5

99,8

0,97

252,5

2

-

-

-

-

-

-

-

3

-

-

-

-

-

-

-

4

-

-

-

-

-

-

-

Сумма

15255

98

252,5

Таблица 11 – Потребность цеха в ферромолибдене

Группа

марок

Масса

Жидкого, т

Среднее

Содержание

Молибдена, %

Остаточная концентрация

молибдена, %

Возврат

молибдена, т

Содержание в ферро молибдене, %

Коэффициент усвоения

Потребность в сплаве, т

1

15255

0,25

0,0

9,35

64

0,95

62,5

15255

Расход алюминия для конечного раскисления составляет  0,4 кг/т.

0,4·76275=30,510т.

2.2 Расчет шихты для выплавки стали 40Х2Н2МА

Расчет материального баланса производится на 100 кг шихты.

Химический состав углеродистого лома, кокса и готовой стали, приведен в таблице 12.

Таблица 12 – Состав исходных материалов и готовой стали

Наименование материала

Элементы, %

С

Mn

Si

P

S

Cu

Ni

Mo

Cr

Fe

Лом углеродистый

ГОСТ 4543–71

0,30

0,50

0,27

0,030

0,040

-

-

-

-

ост

Готовая сталь марки 40Х2Н2МА ГОСТ4543–71

0,35-

0,42

0,3-0,6

0,17-0,37

Не более

0,30

1,35-1,75

0,2-0,3

1,25-1,65

ост

0,025

0,025

Кокс

82,0

0,08

Никель

-

-

-

-

-

-

100

-

-

-

Ферромолибден

ФМо 60

ГОСТ 4759-71

0,08

-

0,8

0,04

0,08

0,5

-

55-65

-

ост

Химический состав шлакообразующих, окислителей и заправочных материалов приведен в таблице 13.

Таблица 13 – состав шлакообразующих, окислителей и заправочных материалов

Материалы

Состав, %

CaO

MgO

Mn

SiO2

Al2O3

Fe2O3

CaF2

P2O5

Влага

Σ

Известь

92,0

3,3

-

2,5

1,0

0,60

-

0,10

-

100,0

Кварцит

-

-

-

98,0

-

-

-

-

-

100,0

Шамот

0,7

0,3

-

63,0

35

1,0

100,0

Плавиковый шпат

-

-

-

4,0

-

1,0

95,0

-

-

100,0

Железная

Руда

6,2

-

-

2,8

1,0

90,0

-

-

-

100,0

Магнезит

1,0

92,0

1,0

3,0

1,0

2,0

-

-

-

100,0

Химический состав применяемых при плавке раскислителей и легирующих приведен в таблице 14.

Таблица 14 – Химический состав применяемых при плавке раскислителей и легирующих

Наименование

материала

Элемент, %

Si

Mn

Cr

Мо

Cu

ыС

РР

SS

Не более

Ферросилиций ФС 75

ГОСТ 1415–78

75,0

0,30

0,20

-

-

0,1

0,03

0,02

СиликомарганецСМн 20

ГОСТ 4756-77

24,0

70,0

-

-

-

0,80

0,08

0,02

Феррохром ФХ 800 Б

ГОСТ 4757-79

2,0

-

65,0

-

-

8,0

0,05

0,05

ФерровмолибденФМо 60

0,80

-

-

60,0

0,50

-

0,04

0,08

На основе практических данных в таблице 15 приведены коэффициенты усвоения элементов из применяемых ферросплавов и кокса.

Таблица 15 – Коэффициенты усвоения элементов из применяемых

Похожие материалы

Информация о работе