Технология выплавки и разливки стали марки 30ХГСА (Специальная часть дипломного проекта)

Количество (MnO), (P₂O₅), (Fe₂O₃),(Cr₂O₃) приведены в таблице 17 и таблице 18. Количество (FeO) и (MgO) определим отдельно.

G_(FeO)== 1,94 кг                                   (99)                                                     

                              G_MgO== 0,97 кг                                   (100)                                                      

так как основность составляет 2,6, то содержание CaO в шлаке можно выразить

(CaO) = 2,6×(SiO₂)                                                (101)                                                                           

подставляя уравнение (101) в уравнение (98) можно выразить

9,7 = 0,417+0,076+0,1+0,97+1,94+0,181+G_(SiO)+2,6 G_(SiO),

G_CaO=4,345; G_(SiO)=1,671

Таблица 19 - Вес и состав шлака окислительного периода.

4.2.5 Определение расхода извести и кварцита.

В результате окисления Si (таблица 17) в состав шлака входит G= =0,853 кг. Присадкой кварцита необходимо внести кремнезёма

G = 1,671 – 0,853 = 0,818 кг,                          (102)

Тогда общий расход кварцита G_КВ. ( в кварците 98 % SiO₂. Таблица 12) для обеспечения заданной основности шлака

G_КВ. = = 0,835 кг

Расход извести

G_ИЗВ. = = 4,72 кг

В случае замены извести известняком расход известняка составит

G=4,72×96/56 = 8,09 кг

4.2.6  Определение расхода железной руды.

Для поддержания в шлаке (FeO) = 20 % требуется 1,94 кг, но в шлаке уже есть 0,3 кг, т.о. потребность в FeO составит.

1,94 – 0,3 = 1,64 кг.

При окислении Mn, Si, P,Cr тратится 2,909 кг FeO (таблица 17), то общая потребность в FeO равна

1,64 + 2,909 = 4,549 кг

Необходимое количество Fe вносится рудой (таблица 12). В пересчёте на Fe₂O₃ по реакции (Fe₂O₃) + [Fe] = 3 (FeO) потребуется следующее количество Fe₂O₃

G =  = 3,37 кг.                                   (103)

Необходимо будет в печь присадить железной руды

G_Ж.Р. =  =  = 3,74 кг

Таблица 20 - Химический состав металла в конце окислительного периода.

Элемент	Внесено шихтовыми материалами, кг	Окислилось в период плавления и окислительный период, кг	Осталось в конце окислительного периода, кг	Состав, %
C	0,564	0,399	0,165	0,169
Si	0,398	0,398	–	–
Mn	0,497	0,323	0,174	0,178
P	0,04	0,033	0,007	0,007
S	0,035	–	0,035	0,036
Ni	0,199	–	0,199	0,203
Cr	0,249	0,124	0,125	0,128
Cu	0,249	–	0,249	0,255
Fe	97,495	2,95	94,545+2,28 =       = 96,825	99,024
			S = 97,779	S = 100

4.2.7   Восстановительный период плавки.

Количество шлака определяем исходя из задачи десульфурации. Необходимо удалить из металла такое количество S, чтобы её остаток не превышал содержание серы в готовом металле в соответствии с ГОСТом. Принимаем содержание серы в готовом металле 0,010 %. В конце окислительного периода металл содержал (таблица 20) 0,035 % S. Таким образом, необходимо удалить

0,035 - 0,01 = 0,025 %.

Это количество соответствует

G_S=  =  = 0,024 кг;                       (104)                                      

Для промышленной печи коэффициент распределения  серы между металлом и шлаком

L_s = = 40

Шлак  содержит S

                                                  (S) = L_S.× [S] = 0,4 %                                     (105)

Отсюда количество шлака восстановительного периода Ш_В.П. составит

Ш_В.П. = == 6,0 кг                             (106)

В восстановительный период частично окисляется из металла, прохо-дящим воздухом через печь железо и марганец. Для упрощения расчёта пре-небрегаем окислением марганца. На основании практических данных в не-раскисленном шлаке восстановительного периода содержится 5-7 % FeO, принимаем (FeO)_в.п.=6 %.

                                                G_FeO= ;                                    (107)

G_FeO = 0,36 кг

По практическим данным, шлак восстановительного периода наводится из шлаковой смеси (G_шл.см.), в состав которой входит CaO, CaF₂ и шамот в соответствии 5:1:1

G_шл.см.= Ш_в.п. - G_FeO.                                                                   (108)

G_шл.см.= 6 – 0,36 = 5,64 кг

В шлаковой смеси содержится

G_изв.==  = 4,03 кг                                 (109)

G_шам. = G_пл.шп. = = = 0,806 кг

Таблица 21 - Состав шлака восстановительного периода.

Источник поступления	Кол-во,кг	CaO	SiO2	FeO	MgO	CaF2	S	Al2O3	S
Известь	4,03	3,71	0,010	–	0,13	–	–	0,04	–
Шамот	0,806	–	0,51	–	–	–	–	0,28	–
Плавиковый шпат	0,806	–	0,03	–	–	0,77*	–	–	–
Окисление  же-леза (воздухом)	0,36	–	–	0,36	–	–	–	–	–
Поступает при десульфурации	–	–	–	–	–	–	0,025	–	–
Итого, кг.	–	3,71	0,64	0,36	0,13	0,77	0,025	0,32	5,96
Состав, %.	–	62,25	10,74	6,04	2,19	12,92	0,42	5,37	100

* - принимаем что CaF₂ полностью переходит в шлак.

4.2.8 Определение количества раскислителей и легирующих.

При плавке с восстановительным периодом ФХ (феррохром) вводят сразу после скачивания окислительного шлака перед вводом шлакообразующих. Потребность в раскислителях и легирующих определяется по формуле

G=;                          (110)

где   G- количество необходимого ферросплава, кг.

[Х]_г.мет.- содержание легирующего элемента в готовом металле, (таблица 15), %.

[Х]_к.о.п.- содержание легирующего элемента в конце окислительного периода, %

[Х]- содержание легирующего элемента в ферросплаве (таблица 13), %.

 - коэффициент усвоения легирующего элемента из данного ферро-сплава.

В расчёте принимаем, что осадочное раскисление проводим силико-марганцем марки СMн 20, диффузионное раскисление порошком ферроси-лиция марки ФС 75 совместно с порошком кокса.

Используя выражение (29) определяем необходимое количество сили-комарганца из расчёта получения в готовой стали [Mn] = 0,65 %, вес металла условно принимаем равным весу металла в конце окислительного периода (таблица 20) G_мет = 97,779 кг, [Mn]_СMn.= 65 %.

G_CMн =                       (111)

G_CMн = = 1,13 кг

CMн вносит в металл также и Si. Из практических данных принимаю, что 30 % Si из силикомарганца расходуется на раскисление, а 70 % Si на легирование. h_Si.=70 %. Определим содержание [Si] внесённого полученным количеством G_CMн. Принимаем  = 24%,

[Si] =  =  = 0,19 %                    (112)

Определим количество FeCr марки ФХ 800А, необходимого для легирования металла. [Cr]_г.м.= 1,0 %, h_Cr= 98%, Cr_ФХ= 70%;

G_ФХ = = 1,25 кг   

Феррохром вносит в металл некоторое количество Si. Принимаем что [Si]_ФХ.= 1,8 %, h_Si.= 70 %.

Содержание [Si] при присадке ФХ 800А

[Si] = =  = 0,016 %                            (113)

Таким образом CMн 20 и ФХ 800А вносят в металл

[Si] = 0,19 + 0,016 = 0,206 %

Расход порошкообразного ФС 75 определим исходя из процентного содержания в готовом металле [Si] = 1,1 %, h_Si = 50 %, на легирование