Выплавить сталь марки 20К в кислородном конвертере емкостью 200 т

Срок сдачи студентом законченной курсовой работы – до 15 мая 2010 года

Исходные данные к работе:

Q = 200 т

q = 3.7 м³/(т*мин)

[Si]_чуг = 0.84 %

Способ разливки стали – сифоном

Остальные данные – в соответствии с МУ

Содержание расчетно-пояснительной записки - в соответствии с МУ № 74

Дата выдачи задания  - январь 2010 года

Студент  ………………………………………..

(подпись)

Руководитель  …………………………………..

(подпись, дата)

РЕФЕРАТ

Курсовая работа: 32 с; 5 рис.; 12 табл.; 8 источников

Объект – выплавка стали в кислородных конвертерах.

Цель работы– разработать технологию производства стали марки 20К в 200 т кислородном конвертере.

Метод достижения – расчет агрегата, фурмы, выбор технологии производства.

Приведены выбор и расчеты: 200-т кислородного конвертера, кислородной фурмы,  материального и теплового балансов плавки, раскисления и легирования стали, выбор системы охлаждения и очистки конвертерных газов, технологии выплавки стали марки 20К, расчет длительности плавки и производитеьности агрегата.

КОНВЕРТЕР,  ТЕХНОЛОГИЯ ВЫПЛАВКИ, СТАЛЬ МАРКИ 20К

СОДЕРЖАНИЕ

Стр

Введение                                                                                                                          ……5

1 Выбор и расчет геометрических размеров кислородного конвертера емкостью 200 т                                                                ……                              6

2 Материальный и тепловой балансы конвертерной плавки на сталь марки 20К                                                                                 ……                        10

3 Расчет раскисления стали  марки 20К                                           ……                            18

4 Выбор и расчет геометрических размеров наконечника кислородной фурмы                                                                            ……                            22

5 Выбор системы охлаждения и очистки конвертерных газов        ……                           26

6 Определение продолжительности периодов и длительности плавки, производительности кислородного конвертера                                           ……  28

7 Особенности выплавки стали марки 20К                                        ……                           29

Перечень ссылок                                                                                   ……                           31

ВВЕДЕНИЕ

Кислородно-конвертерный процесс появился в 1952 году и получил быстрое распространение в мире, благодаря следующим преимуществам:

-  конструкция кислородного конвертера проще, а производительность существенно выше, чем в мартеновских печей и электропечей;

-  капитальные затраты на строительство кислородно-конвертерных цехов в 1,5 раза меньше, чем мартеновского цеха и в 2,5 – 3,0 раза цехов с электропечами;

-  в кислородно-конвертерном процессе возможна переработка чугунов любого химического состава, в том числе химически холодных, что расширяет сырьевую базу для выплавки чугуна;

-  избыток тепла в кислородно-конвертерном процесса позволяет перерабатывать 20-30% лома без затрат топлива и электроэнергии;

-  в кислородно-конвертерном процессе используют 70-80% передельного чугуна, который является первородной шихтой без примесей цветных металлов, что способствует повышению качества стали;

-  в кислородно-конвертерном процессе расходуется 2-3 кг/т огнеупоров против 20-30 кг/т при выплавке стали в мартеновских печах и электропечах;

-  содержание азота, водорода, фосфора и неметаллических включений в кислородно-конвертерной стали меньше, чем в стали, выплавленной в мартеновских печах и электропечах, а при использовании ковшевой металлургии это касается и серы.

В курсовой работе разработана технология выплавки стали марки 20К в 200-т кислородном конвертере одношлаковым процессом.

1 ВЫБОР И РАСЧЕТ КИСЛОРОДНОГО КОНВЕРТЕРА НОМИНАЛЬНОЙ

ЕМКОСТЬЮ 200 т

Общие замечания

При проектировании конвертеров в Украине предпочитают форму ванны в виде усеченного конуса со сферическим днищем. Этот профиль учитывает контур износа футеровки конвертера при работе с многосопловыми кислородными фурмами [2]

При расчете приняты следующие условные обозначения:

а) исходных данных

Q – номинальная емкость конвертера,  равная 200 т;

q – удельная интенсивность продувки, равная 3,7 м³/(т*мин);

Т – температура кислорода перед соплами кислородной фурмы, равная  300К;

Р – давление кислорода на срезе сопел кислородной фурмы, равная 140000 Н/м².

б) промежуточных данных

V_уд – удельный объем конвертера, м³/т;

W_кр – критическая скорость истечения кислорода, м/с;

Р_н – давление кислорода перед соплами кислородной фурмы, Н/м²;

ρ_н – начальная плотность кислорода, кг/м²;

λ – критерий скорости истечения кислорода;

W_г – скорость истечения  кислорода на срезе сопла кислородной фурмы, м/с;

Ρ_г – плотность кислорода на срезе сопла кислородной фурмы, кг/м³;

V_м- объем металлической ванны, м³;

V- рабочий объем конвертера, м³.

Условные обозначения остальных выходных данных приведены на рисунке 1.1.

 Расчет основных геометрических размеров кислородного конвертера

Удельный объем кислородного конвертера, м³/т

Критическая скорость истечения кислорода, м/с

где  К – показатель адиабаты, равный для двухатомных газов 1.4;

R- газовая постоянная, равная  8319/ μ 

(μ – молекулярная масса газа)

Давление кислорода перед соплами кислородной фурмы, Н/м²

Р_н = (0.588 + 0.00392*Q) * 10⁶ = (0.588 + 0.00392*200) * 10⁶ = 1372000

Критерий скорости истечения кислорода

Скорость истечения кислорода на срезе сопла кислородной фурмы, м/c

W_г = W_кр * λ = 301,38 * 1,695 = 510,95

Начальная плотность кислорода, кг/м³

Плотность кислорода на срезе сопел кислородной фурмы, кг/м³

Глубина спокойной ванны, м

Внутренний диаметр конвертера, м

Объем металлической ванны, м³

Внутренний диаметр днища, м

Диаметр горловины конвертера, м

Рабочий объем конвертера, м³

Высота конической части конвертера, м

Высота цилиндрической части конвертера, м

Внутренняя высота конвертера, м

Толщина футеровки конвертера в цилиндрической части, м

Толщина футеровки конвертера в конической части

Толщина днища конвертера, м

Толщина металлического кожуха конвертера, м

Наружный диаметр конвертера, м

Полная высота конвертера, м

Диаметр сталевыпускного отверстия, м

Чертеж кислородного конвертера в масштабе 1:100 приведен на рисунке 1.2.

Рис.1.1 – Основные размеры кислородного конвертера

Рис.1.2 – Геометрические размеры кислородного конвертера емкостью 200 т (М 1:100)

2 Материальный и тепловой балансы

конвертерной плавки на сталь марки 18К

Химический состав исходных и конечных материалов

Химический состав готовой стали, получаемой в результате плавки