Реконструкція електросталеплавильного цеху ТОВ "Електросталь" з метою збільшення продуктивності до 1 мільйона тонн і підвищення якост

      Також в процесі десульфурації важливу роль грає температура при якій протікає процес. У таблиці 4.5 наведено дані, що показують змінення коефіцієнта розподілу і рівноважної концентрації сірки в діапозоні температур від 1520 до 1610 ^оС.

      Метою продувки металу порошкоподібними матеріалами (або вдування в метал порошкоподібних матеріалів) є забезпечення максимального контакту твердих реагентів, що вдуваються, з металом, максимальної швидкості взаємодії реагентів з металом і високого ступеня використання реагентів.

 

Таблиця 4.5 - Змінення коефіцієнта розподілу і рівноважної концентрації сірки в залежності від температури

Плавка	Температура, К	LS	[S]р
1	2	3	4
1	1793	983	0,00103
2	1803	1046	0,00097
3	1813	1112	0,00092
4	1823	1182	0,00087
5	1833	1256	0,00082
6	1843	1333	0,00077
7	1853	1414	0,00073
8	1863	1499	0,00069
9	1873	1589	0,00065
10	1883	1682	0,00061

 

      В якості порошкоподібного матеріалу використовувють подрібнений синтетичний шлак, до складу якого входить 55% CaO; 30% Al2O3; 15% CaF2; 5% SiO2. Перевага цього шлаку полягає в наступному:

• максимально ефективний хімічний склад;
• низька температура плавління шлаку, яка становить близько 1420 ºС

      Перевагу віддають синтетичному шлаку тому, що при виході з сопла фурми, частинка шлаку швидко розплавляється і починає реагувати з сіркою металу.

      Краплі синтетичного шлаку мають велику площу контакту шлак-метал і малий обсяг здатні довше перебувати в обсязі металу, тим самим збільшуючи ефект десульфурації.

      Вдування таких реагентів як силікокальцій і алюмокальцій мають обмежений характер в силу того, що до їх складу входять алюміній і кремній, роблячи обмеження за кількістю вдуваемого реагенту. До того ж вони значно дорожче, ніж синтетичний шлак.

 

     4.2 Розробка технології позапічної обробки сталі

     4.2.1 Розрахунок основних параметрів обробки сталі на УКП

 

Таблиця 4.6 – Склад готової сталі 12ГС

Готова  сталь 12ГС ГОСТ 19282-73	С	Mn	Si	P	S	Cu	Ni	Сr
	0,12-0,18	0,4-0,7	0,17-0,37	Не більше 0,035	Не більше 0,035	Не більше 0,3	Не більше 0,3	Не більше 0,7-1

     4.2.1.1 Розрахунок розкислення і легування

 

      Для даного розрахунку при виплавці сталі марки 12ГС прийнятий наступний угар елементів розкислювачів: вуглецю - 15%; марганцю - 15%; кремнію - 20%; хрому - 10. Угар алюмінію умовно приймаємо рівним 100%, а витрата його залежить від марки сталі, що виплавляється. В даному розрахунку витрата алюмінію дорівнює 0,030%.

Таблиця 4.7 – Прийнятий склад застосованих феросплавів

Феросплав	Марка	Склад елементів %
		C	Mn	Si	P	S	Cr	Al
Фермарганец	Мп4	6,5	76	2	0,38	сл	-	-
Феросилиций	СИ45	0,3	0,8	45,0	0,05	сл	-	-
Ферохром	Фх010	0,1	-	1,5	0,03	0,03	65-73	-

 

      Среднезаданний вміст елементів в сталі, що розраховується, прийнятий рівним: [Mn]=0,55% , [Si]=0,27%, [Cr]=0,9

      Необхідна кількість кожного феросплаву визначається по формулі:

 

М_раск =

кг, (4.1)

 

де  М_ст – вихід рідкої сталі в кінці продувки, кг;

[%Э]_гот.ст. – вміст відповідного елемента в готовій сталі содержание соответствующего элемента в готовой стали, %;

[%Э]_{пер.раск} – вміст відповідного елемента перед розкисленням, %;

[%Э]_{ферроспл.} – зміст відповідного елемента в феросплаві, %.

 

      М_FeSi = = 0,5625 кг.

 

      М_FeМп = = 0,4284 кг

      М_FeCr = =1,071 кг

      4.2.1.2 Розрахунок процесу десульфурації сталі в ковші

      Розрахунок процесу десульфурації cтaлі в ковші ТШС

      Хімічний  склад ТШС:

      СаО = 50%

      А1₂О₃ = 36%

      SiO₂ = 10%

      MgO = 3%

      MnO = 0%

      Витрата ТШС 10 кг/т сталі. Необхідна кількість ТШС: т.

      Mп_гот.ст. =0,542% , угар 20%

      Si_гот.ст. =0,289% , угар 20%

      А1_гот.ст. =0,03% , угар 100%

 

Таблиця 4.8 – Склад пічного шлаку

СаО	MnO	MgO	SiO2	А12О3
51,293%	4,834%	2,076%	14,656%	1,816%

 

      Приймаємо, що в ківш прийде 5 % пічного шлаку

 

Таблиця 4.9 – Кількість оксидів , що утворилися при розкисленні сталі.

Елемент	Концентрація  в сталі %	Угар елементів	Введено в сталь  з урахуванням угару, %	Утворюється оксидів, кг
Mn	0,542	0,065
Si	0,289	0,072	0,361
А1	0,03	0,03	0,03
Cr	0,878	0,098	0,976
ВСЬОГО				6,86

 
 

Таблиця 4.10 – Змінення складу рафінуючого шлаку

Матеріал	Кіл-сть	Склад, кг
		СаО	А12О3	SiO2	MgO	MnO	Сr2O3
ТШС	10	5	3,6	1	0,3	-	-
Оксиди	6,86	-	1,28	1,64	-	0,89	3,05
Пічний  шлак	5	2,565	0,091	0,739	0,104	0,242	-
Футерівка ковша (MgO =92%, CaO=20%)	1,5	0,015	-	-	1,38	-	-
ВСЬОГО	23,36	7,58	4,971	3,379	1,784	1,132	3,05

 

      Склад кінцевого шлаку:

      CaO=

×100=32,449%;  (4.2)

 

      SiO₂=

×100=14,465%;

 

      MnO=

×100=4,846%;

 

      Al₂O₃=

×100=21,28%;

 

      MgO=

×100=7,637 %;

 

      Виповнимо розрахунок коефіцієнту розподілу  сірки Ls.

 

(4.3)

 

де (СаО), (Аl₂О₃), (SiO₂), (MgO) – хімічний склад рафіную чого шлаку в кінці обробки %;

f_s - коефіцієнт активності сірки, що розчинилася в металі, приймається f_s =1, тому lgf_s =0

Т - температура  металу, 1903 К.

- активність кисню

 

      2[Al]+ 3[O] = Al₂O₃

      Константа цієї реакції буде дорівнювати:

 

      

= 10^-12 (4.4)

 

      тому  активність кисню визначимо по формулі:

 

      

(4.5)

 

       , а  = -2,985

 

      Тоді  коефіцієнт розподілу сірки буде дорівнювати:

 

      

 

      тоді 

       =23,362

 

      

(4.6)

 

      де  - коефіцієнт кратності шлаку

 

       .

 

      

 

      Визначимо кінцевий вміст сірки в металі після обробки ТШС

 
 

      

(4.7)

 
 

      4.2.1.3 Визначення зниження температури металу

 

      Зниження  температури складається з: втрат  тепла при розкислюванні металу Т_{раскисл}; втрат при обробці металу ТШС; втрат тепла при випуску металу за агрегату Т_вып; втрат тепла при витримці металу в ковші Т_выдерж; втрат тепла через футерівку ковша Т_фут; втрат при продувці металу аргоном. Таким чином, визначиться температура, на яку буде необхідно нагріти метал в піч-ковші.

 

      

Т_нагр = Т_{раскисл} + Т_ТШС + Т_вып+ Т_выдерж + Т_фут + Т_прод (4.8)

      Змінення  температури металу при розкислюванні.

      

(4.9)

 

      

      Змінення температури  металу при обробці ТШС 

      Витрати тепла на нагрів ТШС до температури  розкладання вапняку: