Разобрать технологию выплавки, ВОС и разливки стали
МетодВыплавку в электропечах осуществляют методом переплава легированных отходов без продувки кислородом.
Завалка / заправка: Подина и откосы очищаются от оставшегося металла и шлака.
Разрешается заправка печи молотым хромомагнезитовым кирпичом и хромистой рудой.
Заправка производится в минимально короткое время во избежание охлаждения футеровки печи.
Перед завалкой мастер делает расчет шихты. Влажные материалы следует прокаливать в печи. На подину заваливается часть мелочи, затем более крупная шихта и наверх – оставшаяся часть мелочи.
Плавление. В процессе плавления присаживается известь в количестве 1,5 % от массы завалки. За 20-30 мин до полного расплавления допускается присадка жел.руды, окатышей в количестве не более 2% от массы шихты.
При выплавке стали с высоким содержанием хрома в плавление шлак не скачивается. Разрешается частичное подкачивание при получении большого количества шлака.
Окисление разрешается начинать после полного расплавления при хорошо нагретом металле. Окисл.период начинается присадкой жел.руды или окатышей.
Руду и известь вводят равномерными порциями в течение всего окисл.периода, поддерживая энергичное кипение ванны.
Перед взятием пробы производится перемешивание металла.
При рафинировании под белым или карбидным шлаком для наведения его дается шлаковая смесь в кусках не более 80 мм. Она составляется из извести, плав.шпата и др. разжижителей (шамот, кварцит, динас) в соотношении 5:1:1.
Феррохром присаживается в завалку или плавление из расчета не выше среднего содержания заданного анализа.
Перед выпуском металла из печи в ковш присаживают кусковой алюминий в количестве 0,3…0,5 кг/т для раскисления.
Температура металла в ковше после выпуска должна обеспечивать полную качественную разливку
его и обычно ее назначают на 50…100 °С выше температуры ликвидуса. Металл разливают сифоном. ЭШП:Сталь марки Х12М является труднодеформируемой и подвержена растрескиванию из-за наличия термических напряжений, поэтому выбираем способ формирования расходуемого электрода методом литья в специальные изложницы. Перед началом плавки кристаллизатор и поддон очищается от шлака, корольков металла и нагара. Проверяется состояние кристаллизатора. Деформация стенок кристаллизатора должна исключать зависание в нем слитка. На поддон устанавливается кристаллизатор. Электрод зажимается в клещевом электрододержателе и центруется по отношению к стенкам кристаллизатора. На поддоне не должно быть выбоин. Кривизна поддона не должна превышать 4 мм. Влага на поддоне и на внутренней стенке кристаллизатора не допускается.
Для получения металла высокого качества необходимо обеспечить бездуговой режим растекания тока по шлаку, который характеризуется соответствующим положением конца электрода в ванне.
Для уменьшения глубины залегания усадочной раковины в верхней части электрошлакового слитка в процессе электрошлакового переплава за 20…30 мин до окончания переплава в кристаллизаторах круглого сечения сила тока постепенно снижается до 3…5 кА с одновременным снижением напряжения до 35…45 В. Механизм перемещения расходуемого электрода отключается.
После извлечения электрододержателя с огарком электрода из кристаллизатора и его охлаждения измеряются длина огарка. Она должна быть не менее 50 мм.
Особенности агрегатов
ДСП: Печь с отворачивающимся сводом подвешивают к Г-образной конструкции. Приподнятый свод вместе со стойками и полупорталом поворачивают в горизонтальной плоскости вокруг вертикальной оси на 75-900, открывая рабочее пространство. полупортал монтируют на люльке вместе с печью. При работе печи нагрузка от свода, полупортала и электрододержателей передается на кожух печи. Механизм подъема и отворота свода расположен на отдельном фундаменте и не связан с люлькой. Печь с донным выпуском наклоняют в сторону рабочего окна на угол 120, что облегчает скачивание шлака. Выпуск металла и шлака осуществляют через донное отверстие в центре подины, выполненное в идее трубы из магнезиальных огнеупоров.
Кожух сварной из листовой Ст.3, толщина 20 мм. Для удержания кирпичной кладки свода используют сводовое водоохлаждаемое кольцо.
Электрододержатель состоит из головки, зажимающего устройства, рукава, каретки, токоподвода и механизма перемещения электрода.
Из ДСП сталь сливают в сталеразливочный ковш. Круглое сечение конуса обеспечивает минимальную относительную поверхность охлаждения (малые потери тепла). Ковш выполнен из стального сварного кожуха, опоясанного ребрами жесткости, в которые в местах увеличенной прочности установлены цапфы. Внутри ковш футерован огнеупорным кирпичом или массой. В дне ковша устанавливают гнездовой кирпич, в который перед каждой плавкой вставляют разливочный стакан (из магнезита). Для открытия и закрытия стакана применяют шиберный затвор.
При сифонной разливки из ковша металл поступает в воронку литниковой системы, проходит центровую и через звездочку распределятся между лучами сифонной проводки. Из отверстий концевых кирпичей металл поступает через стаканы в изложницы.
Выбрана однофазная одноэлектродная печь с кристаллизатором круглого сечения Р-951, т.к. на однофазных печах выплавляют слитки массой до 5 т.
Отличительной особенностью таких печей является то, что механизмы подачи электрода и подъема кристаллизатора монтируются на одной общей колонне, а извлечение слитка производится с помощью тележки поддона, выкатывающейся из-под печи по рельсам. Такое конструктивное решение позволяет максимально снизить высоту установки, унифицировать узлы тележек электрододержателя и кристаллизатора.
Печь предназначена для ЭШП штанг диаметром 100-200 мм, длиной до 6 м в слитки диаметром до 425 мм, длинной до 1200 мм и массой до 1,5 т. Кристаллизатор в процессе плавки неподвижен, электрод по мере оплавления опускается вниз. На верхнем торце кожуха кристаллизатора укрепляется кожух для отсоса газов в процессе переплава. Возможен как сухой так и жидкий старт с заливкой предварительно расплавленного шлака через ту же приемную воронку, через которую заливается металл. Отличительной особенностью таких печей является их простота и большая надежность, высокое качество и хорошая поверхность слитков.
Шихтовка стали Х12М-Ш:
Химический состав стали Х12М по ГОСТ 5950-93
| Элемент | С | Si | Mn | P | S | Cr | Mo | V |
| Содержание, % | 1,45 1,65 | 0,15 0,35 | 0,15 0,40 | н.б. 0,030 | н.б. 0,030 | 11,00 12,50 | 0,40 0,60 | 0,15 0,30 |
Химический состав шихты для стали марки Х12М
| Содержание компонентов в шихте, т | |||||||||
| Материал | Масса, кг | Содержание элементов | |||||||
| Основная садка | С | Si | Mn | P | S | Cr | Mo | V | |
| Б76 | 13,62 | 10,22 | 9,08 | 0,45 | 0,45 | 6,81 | 6,81 | 2,27 | |
| Б79 | 33,30 | 4,63 | 5,55 | 0,33 | 0,28 | 240,50 | 12,95 | 4,07 | |
| Б81 | 33,44 | 2,28 | 4,56 | 0,27 | 0,15 | 190,00 | 9,12 | 3,04 | |
| ФХ800 | 11,70 | 1,17 | 0,00 | 0,12 | 0,23 | 312,00 | 0,00 | 0,00 | |
| Кокс | 26,40 | 1,84 | 0,00 | 0,00 | 0,12 | 0,00 | 0,00 | 0,00 | |
| Всего | 6060,000 | 118,46 | 20,13 | 19,19 | 1,18 | 1,24 | 749,31 | 28,88 | 9,38 |
| % | 100,000 | 1,95 | 0,33 | 0,32 | 0,02 | 0,02 | 12,36 | 0,48 | 0,15 |
Химический состав групп отходов:
| Группа отходов | Содержание элементов | |||||||
| С | Si | Mn | P | S | Cr | Mo | V | |
| Б76 | 0,60 | 0,45 | 0,40 | 0,020 | 0,020 | 0,30 | 0,30 | 0,10 |
| Б79 | 1,80 | 0,25 | 0,30 | 0,018 | 0,015 | 13,00 | 0,70 | 0,22 |
| Б81 | 2,20 | 0,15 | 0,30 | 0,018 | 0,010 | 12,50 | 0,60 | 0,20 |
| ФХ800 | 3,00 | 0,30 | 0,00 | 0,030 | 0,060 | 80,00 | 0,00 | 0,00 |
| Кокс | 88,00 | 6,12 | 0,00 | 0,015 | 0,400 | 0,00 | 0,00 | 0,00 |
Для снижения себестоимости стали марки Х12М-Ш необходимо:
- оптимально использовать электрические режимы,
- уменьшить число браков,
- использовать более дешевые ферросплавы и легирующие.
Общая себестоимость = себестоимость открытой выплавки (сталеплавильное производство) + себестоимость переплавных процессов (ЭШП; ВДП)
Снижение себестоимости – сохранение качества.
Снижение себестоимости открытой выплавки (сталеплавильного производства):
1) оптимальный выбор сталеплавильного агрегата;
2) снижение расходов на энергоресурсы (газа, эл.энегрии, кислорода, воды оборотной и питьевой) и шихтовые материалы, строго выбранный электрический режим.
3) четкое взвешивание материалов и выбор более дешевых заменителей, устранение всевозможных передержек металла в печи,
4) повышение усвоения легирующих и раскислителей, использование более дешевых ферросплавов.
5) улучшение качества продукции путем повышения эффективности раскисления, уменьшение брака по химсоставу, неметаллическим включениям, механическим свойствам.
6) увеличение выхода годного металла путем устранения потерь его в процессе плавки (напр. со скачиванием шлака) или разливки (недоливки, скрап, перелитки и др.)
7) поиски наиболее экономичной и вместе с тем качественной технологии.
Себестоимость получения электрода определяется выходом годного (максимальное сохранение полученного металла). Наибольший выход годного достигается на МНЛЗ. Но на МНЛЗ нельзя разливать труднодеформируемые стали, так как эти стали имеют большие внутренние напряжения, а сам метод предполагает повышенный температурный градиент, поэтому происходит разрушение сталей (образуются трещины) Выход годного при прокатке выше (электроды дешевле), чем при ковке.
Снижение себестоимости по ЭШП:
1. Разливка в специзложницы (керамические изложницы с регулируемым теплоизоляционным слоем). Такая разливка позволяет исключить термическую обработку электродов, получить электроды любого сечения, достигается высокий выход годного;
2. Применение комбинированного электрода;
3. Обеспечение максимально возможного коэффициента заполнения кристаллизатора;
4. Использование сферического поддона (увеличивается выход годного; снижается обрезь нижней части);
5. Изменение термодинамики электрошлакового процесса (вращение расходуемого электрода, барботаж инертными газами, использование соленоида).
6. Использование скользящего кристаллизатора.
Снижение стоимости штампа без ухудшения его эксплуатационных свойств достигается заменой дефицитного легирующего элемента — никеля другими, менее дефицитными и более дешевыми элементами — марганцем, кремнием.