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

3 Специальная часть

3.1 Технология выплавки, внепечной обработки и разливки стали 40Х2Н2МА

Сталь марки 40Х2Н2МА является конструкционной легированной. Эту сталь применяют для изготовления валов, дисков, редукторных шестерен, а также крепежных деталей, дисков и других тяжелонагруженных деталей. А также валков для холодной прокатки металлов.

Сталь 40Х2Н2МА подвергают нормализации, закалке и отпуску, способствующих получению следующих механических свойств _в = 1080 МПа; _0,2= 930 МПа; = 10 %;  = 45 %, ударной вязкости KCU = 780 кДж/см².

Сталь марки 40Х2Н2МА содержит в себе следующие легирующие элементы: хром, молибден и никель.

Благодаря большей устойчивости переохлаждению аустенита хромоникилевые стали обладают высокой прокаливаемостью, хорошей прочностью и вязкостью. Они применяются для изготовления крупных изделий сложной конфигурации, работающих при вибрационных и динамических нагрузках. Никель обеспечивает наибольший запас вязкости, а в сочетании с хромом – большую прокаливаемость. Чем выше содержание никеля, тем ниже допустимая температура применения стали и выше её сопротивление хрупкому разрушению.

Сталь марки 40Х2Н2МА обладает следующими технологическими свойствами:

Температура  ковки, ºC:  начало 1200,  конца  800.  Сечения до 10 мм охлаждаются на воздухе, 101-350 мм в яме.

Свариваемость – трудносвариваемая. Способ сварки: РДС. Необходимы подогрев и последующая термообработка. Обрабатываемость   резанием  – в   горячекатаном  состоянии   при   

НВ 228-235 s_в = 560 МПа  K_{uтв.спл.} = 0,7,  K_uб.ст.  = 0,4.

Флокеночувствительность  – чувствительна.

Склонность к отпускной хрупкости – не склонна.

Технология плавки стали в дуговой печи определяется составом выплавляемой стали и предъявляемыми к ней требованиям, а также качеством шихты.

Углеродистая шихта характеризуется повышенным содержанием углерода, фосфора, серы и отсутствием или незначительным количеством легирующих элементов. Для передела такой шихты в качественную сталь требуется проведение специального окислительного периода, в течение которого окисляются углерод, фосфор и некоторые сопутствующие элементы: кремний, хром, марганец, ванадий и др.

Плавка стали включает следующие этапы: подготовка шихтовых материалов; подготовка печи к плавке; загрузка шихты; расплавления шихты и короткий окислительный период.

Проведение всех периодов плавки позволяет глубоко очистить металл от вредных примесей фосфора и серы. Окисление углерода в окислительный период вызывает кипение ванны и способствует дегазации металла и удалению растворённых в нём водорода и азота.

3.1.1 Исходные материалы и требования к ним.

Стальной лом. Используется стальной лом привозной, собственные отходы, отходы производства в соответствии с ГОСТ 2787-75 и ТУ 14-10-37-91 «Лом и отходы стальные для дуговых электропечей».

Насыпная плотность шихты в загрузочной бадье должна быть в пределах 0,6-1,0 т/м³, максимальная масса отдельных кусков, загружаемых в печь, не должна превышать 0,3 т, длина - 1,5 м. Габариты пакетов не должны превышать 500x500x600 мм.

Шлакообразующие. При выплавке стали в данной дуговой печи для образования основного шлака используем известь, плавиковый шпат.

Содержание серы в извести в большинстве случаев низкое, однако оно возрастает после обжига за счёт серы топлива. Повышенное содержание серы в шлаке затрудняет процесс десульфурации. Содержание других окислов в извести ограничивают по следующим соображениям: кремнезёма, чтобы при заданной основности шлака количество его было меньше; окиси магния, чтобы шлак был более жидкотекучим и активным; окислов железа, чтобы не затруднять процесс десульфурации.

Вместо извести в окислительный период можно использовать необожженный известняк, содержащий менее 97 % СаО. Известняк не гигроскопичен, его можно хранить длительное время. Разложение углекислого кальция в электропечи вызывает выделение пузырьков СО₂, которые обеспечивают перемешивание металла и шлака и способствует дегазации металла. Отрицательной стороной применения известняка вместо извести является дополнительная затрата электроэнергии на разложение карбоната кальция.

Для разжижения высокоосновного шлака применяем плавиковый шпат, песок и шамотный бой. Использование плавикового шпата CaF₂( 90–95 % CаF₂; не более 3,0 % SiO₂ и не более 0,2 % S) позволяет разжижать высокоосновные шлаки без уменьшения их основности, что чрезвычайно важно для эффективного удаления серы. Песок также понижает температуру плавления основных шлаков, но при этом понижается основность шлака, поэтому песок находит ограниченное применение.

Окислители. Для интенсификации окислительных процессов в металл необходимо вводить кислород. Источниками кислорода служат: железная руда, окалина и агломерат. Присадка руды небольшими порциями обеспечивает длительное равномерное кипение металла без повышения его температуры, так как присаживаемая руда постоянно охлаждает металл. Это имеет особое значение для эффективного удаления фосфора. Руду используем в завалку и в окислительный   период   через  шлак.   Руда   имеет   определённый   размер (50–100 мм). Мелкая руда растворяется в шлаке, а крупные куски вызывают бурное вспенивание металла и шлака.