Міністерство освіти Російської Федерації

Волгоградський державний технічний університет

Кафедра''Машини і технологія ливарного виробництва''

Курсова робота

Тема: Розробка технології плавки сталі в електродуговій печі ДСП-80 і розрахунок її механізму.

Виконав:

Студент Гр. ЛМ-532

Синявін Д.А.

Перевірив:

Горєлов В.Г.

Волгоград 2001р.

Зміст

| | Стор. |
| Обгрунтування вибору плавильного агрегату | 3 |
| Аналітичний розрахунок шихти | 5 |
| Технологія плавки | 8 |
| Розрахунок механізму підйому склепіння печі | 13 |
| Техніко-економічні показники | 17 |
| Список використаної літератури | 19 |

Обгрунтування вибору плавильного агрегату

Істотною відмінністю одержання сталі в дугових печах єможливість отримання в плавильному просторі відновної абонейтральної атмосфери і різного тиску.
Відбудовна атмосфера в електродугових печах дозволяє отриматишлак, що містить в кінці плавки не більше 1% FeO, що приблизно в 10 разівменше, ніж у звичайному шлаку мартенівської печі.
Іншою відмінністю є відсутність в атмосфері печі кисню. Томуведення окислювальних процесів можливо тільки за рахунок зовнішнього кисню,джерелами якого можуть бути залізна руда та газоподібний кисень,вдихається у ванну.
З цієї ж причини мають місце менші втрати металу на чад.
Можливість ведення плавки на шлаку з більш високою температуроюплавлення і перегріву в умовах основного процесу полегшує здійсненнядесульфурації. При основному процесі плавки забезпечуються всі умови,необхідні для одержання сталі з мінімальним вмістом сірки.
У той же час процес дефосфораціі в електродугових печах гірше.
У електродугових печах є сприятливі умови для переплавкивисоколегованих відходів. Тут втрати дефіцитних легуючих елементівмінімальні.
Особливістю виплавки сталі в електродугових печах є можливістьроботи з одним шлаком, без спеціального відновного періоду. Цезначно скорочує тривалість плавки, витрати електроенергії таполіпшує всі техніко-економічні показники процесу.
У процесі електроплавкі кінцевий результат визначається в основномувзаємодію двох фаз - металевої та шлакової. В інших процесахтрьома металевої, газової та шлакової
Тому з точки зору можливості використання впливу фізико -хімічних чинників на кінцеві результати електроплавка є більшдосконалою. Практично значна кількість дефектів у Відлиття ізлитках з легованих сталей виходить з-за поганої якості металуабо викликаються і поглиблюються чотирма шкідливими домішками: киснем,сіркою, воднем і фосфором. Електроплавка є найбільш гнучкимпроцесом для боротьби з трьома домішками: киснем, сіркою і воднем.
Основна перевага дугової печі полягає у можливості розкисленняі обессеріванія металу і легкості його перегріву, тому з метоюздешевлення процесу іноді застосовують так званий "дуплекс-процес», приякому розплавлення скрапу і окислення ведуть у більш дешевому плавильномуапараті-мартенівської печі, а потім рідкий метал переливають в дугову пічдля рафінування та доведення до потрібного складу. Рідше застосовують дуплекс -процес «конвертор-електропіч».
При дуплекс-процесах потужність печі може бути менше, ніж при роботі натвердої Завалко, так як розплавлення скрапу в цьому випадку відсутній.
Що проводяться час від часу плавки на твердій Завалко виконують призменшеному вазі шихти; вони з-за меншої потужності більш тривалі, але такяк проводяться не часто (головним чином після ремонту футеровки), то їхподовження не є суттєвим. Електричний режим печей, що працюютьна рідкої Завалко, також значно спокійніше. При наявності рідкогометалу, покритого шаром шлаку, дуга горить більш стабільний і відсутнікороткі замикання через обвали шихти.
Електродугова піч може бути зупинена або пущена в експлуатацію вбудь-який час, зручний для виробництва, і при будь-якому режимі роботи.
Капітальні витрати на установку електродугових печей в середньому на 40%менше, ніж на встановлення мартенівських печей аналогічній продуктивності.

Технологія плавки

Плавка в дугового печі починається з заправки печі. Жідкоподвіжниенагріті шлаки сильно роз'їдають футеровку, яка може бути пошкоджена іпри завантаженні. Якщо подини печі під час не буде закрита шаром рідкогометалу і шлаку, то вона може бути пошкоджена дугами. Тому перед початкомплавки роблять ремонт - заправку подини. Перед заправкою з поверхніподини видаляють залишки шлаку та металу. На пошкоджені місця подини іукосів - місця переходу подини в стіни печі - закидають сухиймагнезитовий порошок, а у разі великих пошкоджень - порошок з добавкоюпеку або смоли.

Заправку виробляють заправної машиною, викидається через. насадкуза допомогою стисненого повітря заправні матеріали, або, розкидаєматеріали по колу з швидко обертового диска, який опускається ввідкриту піч зверху.

Для найбільш повного використання робочого простору печі вцентральну її частину ближче до електродів завантажують великі шматки (40%),ближче до укосів середній брухт (45%), на подину й на верх завантаження дрібний лом
(15%). Дрібні шматки повинні заповнювати проміжки між великими шматками.

Виплавка сталей включає наступні операції: розплавленняметалу, видалення що містяться в ньому шкідливих домішок і газів, Розкислюванняметалу, і виливання його з печі в ківш для розливання по изложницам абоформам. Значення цих операцій і вимоги, які вони висувають додугового печі, можуть бути дуже різними.
Розплавлювання скрапу необхідно вести по можливості швидше і з мінімальнимвитратою енергії. Часто тривалість його перевищує половинутривалості всієї плавки і при цьому витрачається 60-80% усієїелектроенергії. Характерною особливістю періоду є неспокійнийелектричний режим печі. Палаюча між кінцем електрода і холоднимметалом дуга нестабільна, її довжина невелика і порівняно невеликізміни в положенні електрода або металу (обвал, зсув підплавленняшматка скрапу) викликають або обрив дуги, або, навпаки, коротке замикання.
Хід плавлення шихти в дугового печі ілюструється рис.1. Дуга загоряєтьсяспочатку між кінцем електрода і поверхнею шихти (рис.1, а), причому дляпідвищення її стійкості в перші хвилини під електроди зазвичай підкладаютьшматки коксу або електродного бою. Після згоряння останніх починаєподплавляться метал я краплями стікати на подину. У шихті утворюютьсяколодязі, в які поглиблюються опускаються електроди (рис.16) до тих пір,поки вони не досягнуть подини, на якій, щоб уникнути перегріву її до цьогомоменту повинна бути утворена калюжа розплавленого металу (ріс.1в). Цесамий неспокійний, нестійкий період горіння дуги; подплавляемие шматкишихти падають на електрод, закорачівая дугу опусканні шматки шихти під торцемелектрода може, навпаки, наступити обрив струму. Палаюча між електродом ірозплавленим металом дуга перегріває метал: починається розмив ірозплавлення шихти, навколишнього колодязі. Колодязі розширюються, рівеньрідкого металу у ванні починає підвищуватися, а електроди-підніматися
(ріс.1в). Наприкінці цього періоду майже весь метал виявляєтьсярозплавленим; залишаються лише окремі шматки шихти на схилах ( «Настя»,ріс.1г), розплавляються останніми. Щоб не затягувати періодрозплавлення, як правило, ці «Настя» скидають ломом в глиб ванни. Періодрозплавлення вважають закінченим, коли весь метал в печі перейшов в рідкийстан. До цього моменту режим горіння дуги стає більш спокійним,тому що температура в печі вище, поверхня металу покрита шаром шлаку,освіченим закинутими в піч у період розплавлення шматками вапна таспливаючими оксидами; довжина дуги в порівнянні з початком розплавленнязбільшується в кілька разів дуга горить стійкіше, кількість поштовхівструму і обривів зменшується.

Окислювальний період.
Після закінчення періоду розплавлення починається окислювальний період,завдання якого полягають в наступному: окислення надлишкового вуглецю,окислення та видалення фосфору; дегазація металу; видалення неметалічнихвключень, нагрів сталі.Окіслітельний період плавки починають присадкоюзалізної руди, яку дають в піч порціями. У результаті присадки рудивідбувається насичення шлаку FeO і окислення металу по реакції:
(FeO) = Fe + [O]. Розчинений кисень взаємодіє з розчиненим у ваннівуглецем з реакції [C] + [O] = CO. Відбувається бурхливий виділення бульбашок CO,які спінюють поверхню ванни, покритої шлаком. Оскільки вокислювальний період на металі наводять вапняний шлак з гарноюжідкоподвіжностью, то шлак спінюється виділяються бульбашками газу.
Рівень шлаку стає вище за поріг робочого вікна і шлак витікає з печі.
Вихід шлаку підсилюють, нахиляючи піч у бік робочого вікна на невеликійкут. Шлаки стікає в шлаковік, що стоїть під робочою площадкою цеху. За часокисного періоду окислюють 0,3-0,6% C з середньою швидкістю 0,3-0,5%
С/ч. Для оновлення складу шлаку одночасно з рудою у піч додаютьвапно і невеликі кількості плавикового шпату для забезпеченняжідкоподвіжності шлаку. Безперервне окислення ванни та скачуванняокислювального вапняного шлаку є неодмінними умовами видаленнязі сталі фосфору.
Для протікання реакції окислення фосфору 2 [P] 5 [O] = (P2O5);
(Р2O5) +4 (СаО) = (СаО) 4 * P2O5 необхідні високий вміст кисню в металіі шлаку, підвищений вміст CaO в шлаку і знижена температура.

У електропечі перші дві умови повністю виконуються. Виконанняостаннього умови забезпечують наводкою свіжого шлаку і постійнимоновленням шлаку, тому що шлак, насичений (СаО) 4 * P2O5 скачується зпечі. По ходу окисного періоду відбувається дегазація стали-видалення знеї водню та азоту, які виділяються в бульбашки СВ, що проходять черезметал.

Виділення бульбашок СО супроводжується також і видаленням з металунеметалічних включень, які виносяться на поверхню потокамиметалу або піднімаються вгору разом з бульбашками газу. Гарне кипінняванни забезпечує перемішування металу, вирівнювання температури іскладу.

Загальна тривалість окисного періоду становить від 1 до 1,5ч. Для інтенсифікації окисного періоду плавки, а також для отриманнясталі з низьким вмістом вуглецю метал продувають киснем. Припродувці киснем окислювальні процеси різко прискорюються, а температураметалу підвищується зі швидкістю приблизно 8 - 10 С/хв. Щоб метал неперегрівся, вводять охолоджуючі добавки у вигляді сталевих відходів. Застосуваннякисню є єдиним способом отримання низьковуглецевоїнержавіючої сталі без значних втрат цінного легуючого хрому припереплавці.

Окислювальний період закінчується, коли вміст вуглецюстає нижче заданого межі, вміст фосфору 0,010%, температураметалу трохи вище температури випуску сталі з печі. Наприкінціокисного періоду шлак намагаються повністю прибирати з печі, викачувавшийого з поверхні металу.

відновлювальний період плавки.

Після завантаження окислювального шлаку починається відновнийперіод плавки. Завданнями відновного періоду плавки є:Розкислювання металу, видалення сірки, коригування хімічного складустали, регулювання температури ванни, підготовка жідкоподвіжного добрерозкисленням шлаку для обробки металу під час випуску з печі в ківш.
Розкислювання ванни, тобто видалення розчиненого в ній кисню,здійснюють присадкою розкислювачі в метал і на шлак. На початкувідновного періоду метал покривається шаром шлаку. Для цього в пічсідаю шлакоформуючі суміші на основі вапна з добавками плавиковогошпату, шамотного бою, кварциту. Як розкислювачі зазвичай використовуютьферомарганець, феросиліцій, алюміній. При введенні розкислювачівідбуваються наступні реакції:

[Mn] + [O] = (MnO); [Si] 2 [О] = (SiO2); 2 [Al] + 3 [O] = (Al2O3).

У результаті процесів розкислення більша частина розчиненогокисню зв'язується в оксиди і видаляється з ванни у вигляді нерозчинних уметалі неметалічних включень. Цей процес протікає досить швидкоі тривалість відновного періоду в основному визначаєтьсячасом, необхідним для утворення рухомого шлаку. У малих і середніхпечах при виплавці відповідальних марок сталей продовжують застосовувати методдифузійного розкислення стали через шлак, коли розкислювачі у виглядімеленого електродного бою, порошку феросиліцію сідає на шлак.
Вміст кисню у шлаку знижується і відповідно до законурозподілу кисень з металу переходить у шлак. Метод цей, хоча і незалишає в металі оксидних неметалічних включень, вимагає значнобільшої витрати часу. У відновлювальний період плавки, а також привипуску стали під шаром шлаку, коли відбувається гарне перемішуванняметалу з шлаком, активно відбувається десульфурації металу по рівнянню
FeS + CaO = FeO + CaS. Цьому сприяє гарне Розкислювання сталі і шлаку,високий вміст вапна у шлаку і висока температура.

У ході відновного періоду вводять легуючі - феротитан,феррохром та інші, а деякі, наприклад нікель, сідайте разом із шихтою.
Нікель не окислюється і не втрачається при плавці. Добавки тугоплавкихферровольфрама, Силикомарганець виробляють на початку рафінування, так якпотрібно значний час для їх розплавлення.

В даний час більшість операцій відновного періодупереносять з печі в ківш. Сідаю по ходу випуску розкислювачі. Метоювідновного періоду є забезпечення нагрівання сталі до заданоїтемператури і створення шлаку, десульфурірующая здатність якоговикористовується при спільний випуск з печі разом зі сталлю.

Порядок легування.

При виплавці легованих сталей в електродугових печах порядоклегування залежить від спорідненості легуючих елементів до кисню. Елементиволодіють меншою спорідненістю до кисню, ніж залізо (нікель, молібден) учас плавки не окислюються і їх вводять в початкові періоди плавки-нікель уЗавалко, а молібден наприкінці плавлення або на початку окисного періоду.

Хром і марганець володіють більшою спорідненістю до кисню ніж залізо.
Тому метал легують хромом і марганцем після зливу окислювального шлакуна початку відновного періоду.

Вольфрам володіє більшою спорідненістю до кисню, ніж залізо та йогозвичайно вводять на початку відновного періоду. Він дуже тугоплавкий ітому Ферровольфрам можна сідати у ванну не пізніше, ніж за 30 хв.до випуску.

Одношлаковий процес.

У зв'язку з інтенсифікацією процесу електроплавкі в останні рокиотримав велике поширення метод плавки в дугового печі під однимшлаком. Сутність цього методу полягає в наступному: дефосфорація металупоєднується з періодом розплавлення. Під час розплавлення з печіскачують шлак і виробляють добавки вапна. У окислювальний періодвипалюють вуглець. Після досягнення в металі Р