Главная
Новости
Ремонт
Каркасный дом
Несущие конструкции
Металлические конструкции
Прочность дорог
Дорожные материалы
Стальные конструкции
Воздухоопорные сооружения
Грунтовые основания




25.06.2019


24.06.2019


24.06.2019


24.06.2019


24.06.2019


23.06.2019


23.06.2019


23.06.2019


23.06.2019


23.06.2019





Яндекс.Метрика

Контакты | Карта сайта
         » » Составление и примерный расчет шихты и добавок

Составление и примерный расчет шихты и добавок

21.03.2019

Перечень подлежащих завалке в печь шихтовых материалов с указанием их количества, определяемых в зависимости от марки выплавляемой стали, называется шихтовкой плавки. Шихтовку составляют заранее, расчетным путем, сообразуясь с требованиями технологической инструкции и наличием тех или иных материалов на шихтовом дворе цеха.

Для составления шихтовки необходимо знать точный химический состав всех компонентов шихты, а также плановые нормы расхода материалов — легированных отходов, стального лома, ферросплавов, мягкого железа, чугуна и т. д. Помимо химического состава при составлении шихтовки, учитывают габаритность и качество материалов, используемых для электроплавки. Если в шихту попадает большое количество ржавого скрапа, то учесть заранее угар металла трудно. Это осложняет попадание в анализ, приводит к значительным колебаниям в массе плавки, к снижению выхода годного металла вследствие образования недоливков.

Приступая к расчету шихтовки, необходимо располагать следующими сведениями: 1) о массе металлической садки; 2) о химическом составе стали заданной марки; 3) о концентрациях элементов, на которые следует ориентироваться при расчете; 4) о химическом составе шихтовых материалов и легирующих. Сделаем примерный расчет шихтовки для выплавки конструкционной стали марки 20XН3A п основной дуговой печи емкостью 25 г с полным окислением. В готовом металле этой марки должно содержаться: 0,17—0,25% С; 0,30—0,60% Mn; 0,17—0,37% Si; 0,60-0,90% Cr; 2,75-3,25% Ni; 0,035% Р; 0,030% S.

В соответствии с требованиями технологической инструкции содержание углерода в ванне по расплавлении металла должно быть в данном случае не ниже 0,65%. Содержание хрома в этот момент не должно превышать 0,50%, так как при более высокой его концентрации ванна кипит вяло, пока не окислится избыточный хром. Перед началом окислительного периода содержание марганца в ванне может достигать 0,5—0,8%, поскольку по ходу кипения его концентрацию в металле обычно не снижают при выплавке низкоуглеродистых конструкционных сталей ниже 0,2%. Содержание никеля в шихте не должно быть выше нижнего предела заданного содержания этого элемента в готовой стали. Так как плавка ведется с полным окислением, можно использовать достаточно дешевые рядовые шихтовые материалы с относительно высоким содержанием фосфора. Желательно, однако, чтобы концентрация фосфора в металле по расплавлении не превышала 0,05%. Чтобы не затягивать восстановительный период плавки, содержание серы в расплавленной ванне также обычно ограничивают 0,05%. Итак, по расплавлении шихты металлическая ванна должна иметь следующий состав; 0,65—0,75% С; 0,5—0,8% Mn; <0,5% Cr; <2,7% Ni; <0,05% S; <0,05% Р.

Шихта составляется из собственных никельсодержащих отходов, стального железнодорожного лома (рельсов), углеродистой мелочи и передельного чугуна. Состав этих материалов приведен в табл. 21.

Доля хромоникелевых отходов не превышает 50%; доля чугуна, вводимого в шихту для получения необходимого содержания углерода в металле по расплавлении, ограничивается 10%. В остальном шихта состоит из железнодорожного лома и углеродистой мелочи.

Определив таким образом состав шихты в соответствии с экономически и технически обоснованными нормами расхода ее отдельных составляющих, можно подсчитать количество чугуна, которое необходимо добавить в завалку. При этом угар углерода в процессе плавления шихты обычно не учитывается, так как он компенсируется, во-первых, науглероживанием металла электродами и, во-вторых, уменьшением массы металлической части шихты вследствие окисления и испарения железа и легирующих элементов во время плавления.

Различные составляющие шихты внесут углерода:

а) хромоникелевые отходы (50% от массы завалки, т. е. 12,5 т)

б) железнодорожный лом (20% от массы завалки, т. е. 5 т)

в) углеродистая мелочь (20% от массы завалки, т. е. 5 т);

Всего в этих компонентах шихты содержится 25+20+40 = 85 кг углерода. Для получения в жидком металле после расплавления всех составляющих шихты 0,7% С необходимо иметь его в завалке:

Недостающее количество углерода, которое приходится вводить чугуном, составляет 175—85 = 90 кг. При содержании углерода в чугуне 3,6% потребуется чугуна 90*100/3,6 = 2500 кг.

Полученная в результате сделанных выше расчетов шихтовка выглядит так, т:

Далее необходимо провести расчет полученной шихтовки по остальным составляющим.

Различные составляющие шихты внесут марганца:

а) хромоникелевые отходы: 12500*0,5/100 = 62,5 кг;

б) железнодорожный лом: 5000*0,6/100 = 30 кг;

в) углеродистая мелочь: 5000*0,2/100 = 10 кг;

г) чугун: 2500*2,0/100 = 50 кг.

Суммарное содержание марганца в шихте составит: 62,5+30+10+50 = 152,5 кг.

Угар марганца за период плавления можно принять равным 20%. При этом к началу окислительного периода в ванне останется

и концентрация марганца в жидком металле составит 120*100/25000 =0,48%.

Чтобы концентрация марганца перед началом окислительного периода равнялась 0,6%, в шихту добавляют взамен чугуна углеродистый ферромарганец, содержащий около 6% С и 80% Mn. Если степень усвоения марганца из ферромарганца также равна 80%, то недостающее количество ферромарганца (0,60 — 0,48 = 0,12%) составит

Различные составляющие шихты внесут никеля:

а) хромоникелевые отходы: 12500*3/100 = 375 кг;

о) железнодорожным лом: 5000*0,05/100 = 2,5 кг

в) углеродистая мелочь: 5000*0,15/100 = 7,5 кг.

Суммарное содержание никеля в шихте составит 375+7,5+2,5 = 385 кг.

В процессе плавления металлической шихты около 3% Ni испаряется в зоне горения электрических дуг, так что к началу окислительного периода в ванне останется

Чтобы по расплавлении получить никель на нижнем пределе заданного анализа, в завалку добавляют взамен углеродистой мелочи металлический никель:

Что касается хрома, фосфора и серы, то, судя по составу металлических компонентов шихты, содержание этих элементов в металле по расплавлении не превысит оговоренных в начале концентраций.

Практически окончательную шихтовку для плавки стали 20ХНЗА с полным окислением в печи емкостью 25 т задают в следующем виде, кг:

При выплавке высоколегированных хромистых сталей использование отходов возможно лишь при проведении плавки методом переплава. Рассмотрим для примера расчет шихтовки для выплавки стали 1Х18Н9Т этим методом в основной дуговой печи емкостью 25 т. При выплавке стали 1Х18Н9Т, предназначенной для изготовления трубной заготовки, отношение концентрации хрома и никеля в готовом металле не должно превышать 1,75, в то же время содержание никеля и марганца должно приближаться к верхнему пределу марочного состава. В табл. 22 приведен химический состав стали 1XI8H9T согласно требованиям ГОСТ и в соответствии с требованиями, предъявляемыми к трубной нержавеющей стали. Поскольку содержание углерода в готовой стали не должно быть выше 0,09%, содержание хрома в шихте во избежание его повышенного угара не должно превышать 12%, а доля отходов сталей типа Х18Н9 — 50%. В шихту включают отходы низколегированных хромоникелевых сталей, отходы трансформаторной стали ЭЗ, никель (табл. 23).

Составление и примерный расчет шихты и добавок

Поскольку в восстановительный период придется легировать сталь значительным количеством феррохрома, ферротитана и металлического марганца, в печь заваливают меньше 25 т шихты. В рассматриваемом случае в печь заваливают 14 000 кг отходов сталей типа Х18Н9 (11000 кг кусковых и 3000 кг стружки), 2300 кг отходов стали 30ХГСА, 4000 кг отходов трансформаторной стали Э3, 1350 кг металлического никеля (табл. 24).

Поскольку стружка применяется необожженная, замасленная, содержание углерода в шихте по расплавлении достигает 0,3—0,4%. Продувку ванны кислородом ведут до тех пор, пока содержание углерода не опустится до 0,05—0,07%. С учетом потерь легирующих элементов в шлаке и вследствие испарения содержание их в металле после продувки ванны кислородом и раскисления шлака составит: 0,07% С; 9,7% Cr; 12,7% Ni; 0,3% Mn. Для доведения содержания в металле хрома до 17,8% и марганца до 1,2% после продувки присаживают в ванну:

Ферротитан, содержащий 27% Ti, присаживают незадолго до выпуска с учетом 50% угара в количестве 25000*0,45/100*0,27*0,5 = 830 кг. Общая масса жидкого металла, находящегося в печи перед выпуском, с учетом угара 5% массы садки составит 21650*0,95+3350+240+830 = 25000 кг. Содержание никеля в готовой стали окажется равным

Если состав шихты, температурный и шлаковый режимы плавки, расход раскислителей не меняются от плавки к плавке, опытный и внимательный сталевар может вести плавку по расчету, не дожидаясь результатов экспресс-анализа.