Курсовая работа: Разработка технологии выплавки и ковшевой обработки стали 08ПС

2.3 Вакууматор (УВС- 160)

Вакуумирование стали в ковше (VD/VOD), является наиболее простым и надежным способом вакуумной обработки жидкого металла. Оборудование камерного вакууматора не контактирует с жидкой сталью, не требует специальных огнеупоров для футеровки камеры, нет необходимости в предварительном подогреве узлов установки, на них не влияет периодичность пользования, что особенно важно при отсутствии поточного производства.

Основная идея технологии вакуумной обработки стали исходит из термодинамической возможности смещения равновесия химических реакций в сторону выделения газообразных продуктов в результате снижения атмосферного давления. Прежде всего, это относится к растворенному в стали водороду, азоту, а также кислороду. При этом в результате химической реакции с углеродом кислород выделяется из расплава в виде оксидов углерода, обеспечивая наряду с раскислением обезуглероживание стали. Данное обстоятельство представляет особый интерес при производстве стали с особо низкой концентрацией углерода, а также высокохромистых низкоуглеродистых сплавов. В последнем случае вакуумирование позволяет избежать чрезмерно высокого перегрева расплава, необходимого для достижения низких концентраций углерода и снижения окисления хрома при атмосферном давлении. При производстве стали с особо низкой концентрацией углерода растворенного в расплаве кислорода недостаточно для проведения глубокого обезуглероживания. Поэтому его вводят в металл под вакуумом через специальную кислородную фурму.

Для обеспечения достаточной площади поверхности раздела взаимодействующих фаз вакуумную обработку раскисленной стали совмещают с продувкой расплава инертным газом. При этом следует отметить, что под вакуумом достижим принципиально новый количественный результат пневматического перемешивания металла инертным газом, так как величина мощности перемешивания при снижении давления до практически достижимых в вакуумной камере значений увеличивается в четыре-пять раз. Следует отметить, что при атмосферном давлении такая величина мощности перемешивания практически недостижима. Поэтому на установке ковшевого вакуумирования необходимо иметь свободный борт сталеразливочного ковша высотой до 600 мм, а в отдельных случаях - до 1000 мм вследствие возможного подъема уровня расплава в ходе вакуумирования.

На рисунке 3 изображена общая схема камерного вакууматора VD/VOD

Рисунок 3 - Общая схема камерного вакууматора VD/VOD: 1 - сталеразливочный ковш; 2 - вакуумная камера; 3- крышка вакуумной камеры; 4 - кислородная фурма; 5 - устройство для подачи сыпучих под вакуум

Процесс вакуумирования проводим при Т=1823 К под давлением p = 0.02 ат.

В таблице 26 представлены технические параметры камерного выкууматора.

Таблица 4 - Технические параметры УВС-160

2.4 МНРС

Ковш с металлом, поступающий на разливку, краном устанавливается на подъемно-поворотный стенд. Ковш накрывается крышкой и поворотом стенда переводится в рабочую позицию. Промежуточный ковш также занимает рабочее положение. Начинается процесс непрерывной разливки стали. [13] Металл из стальковша через промежуточный ковш поступает в кристаллизатор МНРС. После разливки одного ковша, другой ковш с металлом, находящийся в резервной позиции на свободном коромысле поворотного стенда, переводится в рабочую позиции разливки. Продолжительность проведения операций разливки, включая порезку непрерывнолитых слябов на мерные длины и передачу слябов в прокат составляет 55 мин. Управление процессом и механизмами МНРС осуществляется с поста управления.

Назначение промковша - прием металла из сталеразливочного ковша, его усреднение и перелив в кристаллизатор.

Геометрическая форма промежуточного ковша выбирается по возможности наиболее простой. Для удобства эксплуатации также выполняются технологические уклоны стенок. Емкость промежуточного ковша определяется сечением отливаемых заготовок, числом ручьев, расстоянием между ручьями, скоростью разливки, режим разливки.

Для организации рационального движения потоков в промежуточном ковше дополнительно устанавливаются пороги и перегородки определенной конструкции. Конструкция промежуточного ковша показана на рисунке 4. [13]

Рисунок 4 - Схематическое расположение дополнительных элементов, управляющих движением циркуляционных потоков в промковше: 1 - сталеразливочный ковш; 2 - защитная труба с подачей аргона (3); 4 - металлоприемник; 5 и 6 - перегородки; 7 - продувочный блок; 8 - фильтрационная перегородка; 9 - шлак; 10 - жидкая сталь; 11 - стопор; 12 - шиберный затвор

Кристаллизатор предназначен для приема жидкого металла, попадающего в него из промковша, а также перевода жидкой стали в твердое состояние посредством интенсивного отвода тепла. Сталь из промковша попадает в кристаллизатор либо октрытой струей, либо посредством подвода под уровень металла с помощью погружного стакана.

3. Описание стали 08ПС

Сталь марки 08ПС - сталь конструкционная углеродистая качественная. применяется для изготовления прокладок, шайб, вилок, труб, а также деталей, подвергаемых химико-термической обработке -- втулок, проушин, тяг. Химический состав стали 08ПС представлен в таблице 5. [14]

Таблица 5 - Химический состав стали 08ПС

Удельный вес стали 08ПС составляет 7,84 м³. Сталь обладает неограниченной свариваемостью следующими способами сварки:

- ручная дуговая сварка,

- аргонодуговая сварка под флюсом и газовой защитой,

- электрошлаковая сварка.

Сталь не чувствительна к флокенам, не склонна к отпускной хрупкости. Механические свойства стали 08ПС представлены в таблице 6.

Таблица 6 - Механические свойства стали 10Г2ФБЮ

Углерод находится в стали обычно в цементитаFe₃C и оказывает сильное влияние на свойства стали. С увеличением его содержания повышается твердость и прочность стали, снижаются пластичность и вязкость. По ГОСТ 19281-89[15] содержания углерода в стали 10Г2ФБЮ не должно превышать 0,17 масс.%

Кремний не оказывает особого влияния на свойство стали, если содержится в ней в небольшом количестве. Кремний вводят в сталь в качестве раскислителя.

Марганец аналогичен кремнию. Он уменьшает вредное влияния кислорода и серы.

Никель повышает коррозионную стойкость стали, увеличивает прочность, пластичность и прокаливаемость, оказывает влияние на коэффициент теплового расширения.

Фосфор также является вредной примесью. Снижает вязкость при пониженных температурах, то есть вызывает хладноломкость.

Хром повышает твердость и прочность, незначительно уменьшает пластичность, увеличивает коррозионную стойкость. В больших количествах содержание хрома делает сталь нержавеющей.

Кислород растворяется в стали в небольшом количестве и загрязняет сталь неметаллическими включениями Кислород вызывает повышение хрупкости и порога хладноломкости.

Водород является вредной примесью и способствует образованию флокенов.

Медь и мышьякявляется случайнымипримесями и попадают в сталь из шихты.

4. Описание технологии выплавки и внепечной обработки стали

4.1 Расчет шихты

Электродуговые печи загружаются стальным скрапом или другими железосодержащими материалами (восстановленные железные окатыши, брикетированное железо, чугун и т.д.). При производстве высоколегированной или нержавеющей стали, металлическая шихта также может содержать некоторое количество ферросплавов.

Не допускается наличие в металлошихте токонепроводящих предметов (бетонные плиты, шлак и т.д.), мусора, в большой концентрации примесей цветных металлов (меди, никеля, хрома, свинца, олова), а также взрывоопасных веществ, в т.ч. влаги в виде льда и снега. Наличие в шихте вышеуказанных примесей определяется визуально.

Расчетный химический состав стали 08ПСпредставлен в таблице 7.

Таблица 7 - Расчетный состав стали, масс.%

Температура ликвидус рассчитывается по формуле:

(1)

где ki - коэффициент, учитывающий влияние элемента на снижение температуры ликвидус;

[i] - марочное содержание элемента в стали, масс.%.

Коэффициенты, учитывающие снижение температуры ликвидус в зависимости от содержания элементов представлены в таблице 8. [16]

Таблица 8 - Коэффициенты, влияющие на степень снижения температуры ликвидус для низкоуглеродистой низколегированной стали

Т_л = 1526+273=1799 К

Завалку шихты подбираем на основе практики ЛПК. Примерный состав завалки представлен в таблице 9.

Таблица 9 - Состав завалки на основе данных ЛПК, масс.%

Концентрация веществ в шихте приведена в таблице 10.

Таблица 10 - Концентрация веществ в шихте, масс.%