Выступление на защите диплома

Уважаемые члены Государственной экзаменационной комиссии Вашему вниманию представляется дипломный проект на тему Проект участка внепечной обработки электростали марки 30ХГСА в агрегате ковш-печь продуктивностью 1 млн. тонн в год в условиях ООО МЗ «Днепросталь».

Из практики производства электростали в дуговых печах известно, что в восстановительный период процессы десульфурации и дефосфорации не могут проходить максимально полно, так как имеют разные условия протекания, (в частности, температуру и окисленность шлака) к тому же процессы раскисления и десульфурации металла протекают очень медленно, особенно в больших печах с глубокой ванной, по-этому их выносят из ДСП и проводят в ковше-печи.

Применение внепечной обработки стали позволяет:

− сократить продолжительность плавки в плавильном агрега­те, ограничив ее временем расплавления шихты и получения полу­продукта;

− уменьшить расход огнеупорных материалов, электродов, электроэнергии в плавильном агрегате;

− расширить марочный сортамент производимой стали и по­лучить новые марки стали с уникальными свойствами;

− оптимизировать технологические процессы, используя агре­гаты внепечной обработки в качестве «буфера» между печными аг­регатами и разливкой металла;

Сталь 30ХГСА была создана для нужд авиации, но благодаря отличным характеристикам быстро перешла в разряд популярных материалов в машиностроении. Сталь имеет и другое название – «хромансиль». Помимо упомянутых выше авиационных деталей, в машиностроении это также лопатки компрессорных машин, эксплуатируемые при температуре до 400°С, различные валы, оси, различные корпуса обшивки рычаги, толкатели, ответственные сварные конструкции, работающие при знакопеременных нагрузках, крепежные детали, работающие при низких температурах, улучшаемые детали: валы, оси, зубчатые колеса, фланцы, корпуса обшивки, лопатки компрессорных машин, работающие при температуре до 200°С,.. Согласно ГОСТ 4345-71 сталь 30ХГСА имеет следующий химический состав. (плакат №1)

В аналитической части по результатам выполненного анализа установлено, что наиболее рациональной технологией схемой производства В проектируемом участке предлагается обрабатывать сталь по следующей схеме: из дуговой сталеплавильной печи номинальной емкостью 190 выпускается полупродукт, а затем ковш со сталью последовательно обрабатывается на установке ковш-печь и вакуумной установке и разливается на МНЛЗ (плакат №2).

На установке ковш-печь (плакат №3) проводится десульфурация, раскисление (марганцем и кремнием), легирование, подогрев металла перед вакуумированием. Затем металл подается на вакууматор (предназначен в первую очередь для дегазации металла), где перед вакуумированием производится раскисление алюминиевой и силикокальциевой проволокой. После вакуумирования производится повторное раскисление и металл передается на разливку.

В основной части, с учетом предлагаемого годового объема производства 1 млн. тонн в год выполнен расчет основного и вспомогательного оборудования участка внепечной обработки стали. Установлено, что для реализации разрабатываемой технологии необходима 1 установка ковш-печь с номинальной полной мощностью трансформатора 28 МВА (цифра 3 плакат №3), 1 вакуумная установка (мощность откачки 400 кг/час) (цифра 1 плакат №3) и машина скачивания шлака (цифра 2 плакат 3).

Определены технологические параметры установки ковш-печь: емкость 160 т, 13 ступеней напряжения (U (напряжение) = 270-390 B, I (ток) = 46,8 kA (килоамперы),, Lд (длина электрической дуги) =25-95 мм, Pполн (полная мощнось)=28 МВА (мегавольтампер), диаметр электродов 450 мм.

Установка печь-ковш (плакат 3) для обработки металла состоит из следующих составных частей трансформатор полной мощностью 28 МВА, водоохлаждаемая крышка (7), графитированные электроды (8), механизм подъема и опускания крышки (5), механизм подъема и опускания электродов (11), короткой сети (10 – подвеска силовых кабелей и 12 электрододержатель). Для установки ковша (2) имеется тележка (6).

Важной задачей производства стали 30ХГСА является обеспечение регламентированного содержания серы, которая вызывает красноломкость - хрупкость при температурах горячей механической обработки металла (800 - 1200°С). Сталь, содержащая повышенные количества серы, легко образует рванины и трещины при её прокатке, ковке или горячем штамповании.

Процесс десульфурации стали описывается следующей реакцией (плакат №4).

– константа равновесия реакции удаления серы. С повышением температуры уменьшается.

Видно, что более полному процессу десульфурации благоприятствует высокая активность оксида кальция в шлаке, серы в металле, низкая окисленность металла и шлака, пониженная активность сульфида кальция в шлаке, повышение температуры процесса.

Для определения количества десульфурирующего шлака можно использовать формулу 3:

, (5)

где - масса шлака, кг; L_S - коэффициент распределения серы, определяемый по формуле (%S)/[%S]; - содержание серы перед обработкой; - требуемое содержание серы.

Основными факторами, определяющими эффективность процесса являются состав, количество и режим формирования рафинировочного шлака, состав металла, интенсивность перемешивания металла и шлака, продолжительность обработки, вид футеровки ковша.

Химический состав шлака и его количество должны обеспечить макимальную десульфурирующую способность, удовлетоворительную жидкоподвижность, минимальную окисленность, низкую температуру плавления. При выборе состава шлака нужно исходить из того, что что сульфидная емкость (график 2 плакат 5) остается на низком уровне вплоть до увеличения доли оксида кальция в шлаковом расплаве до 50-55%. С этого момента сульфидная емкость резко возрастает. Вывод, который можно сделать на основании приведенных данных, заключается в том, что для обеспечения хорошей десульфурации стали на УКП необходимо организовать технологический процесс таким образом, чтобы обеспечить содержание оксида кальция в шлаковом расплаве в пределах 58-60%. Превышение этих значений приводит к перенасыщению шлакового расплава оксидом кальция, в результате чего он теряет жидкотекчесть, что ведет к снижению скорости удаления серы из металла. Повышение оксида железа в шлаке приводит к снижению десульфурирующей способности шлака (график 1 плакат 5).

Существует рекомендация фирмы Даниэли для состава шлака на установке ковш-печь для проведения эффективного процесса десульфурации (лист 5).

Шлакообразующий элемент	СаО	СaF2	SiO2	Аl2О3	MgO	FeO
Его содержание, %	58-62	5-10	10-15	8-15	6-8	0,5

С учетом этого в работе выполнен расчет легирующих, раскислителей и шлакообразующих материалов на участке внепечной обработки электростали. Установлено, что для внепечной обработки 1 т стали марки 30 ХГСА необходимо 6,78 кг извести CaO, 0,88 кг плавикового шпата CaF₂, 10,69 кг ферросиликомарганца МнС17 (в т.ч 8,55 кг на печи-ковше), 2,79 кг ферросилиция ФС65 (вт.ч 2,23 кг на печи-ковше), 1,92 кг силикокальциевой проволоки (все на вакууматоре), 0,57 кг алюминиевой проволоки (все на вакууматоре), 5,62 кг углерода (в т.ч 4,5 кг на печи-ковше), 0,88 кг MgO (перед обработкой на УКП), 1,2 кг Аl₂О₃ содержащего материала (на УКП).

По результатам исследований разработан проект технологической инструкции внепечной обработки стали марки 30ХГСА на установке ковш-печь. Предложены рациональные технологические режимы внепечного рафинирования.

Подробно рассмотрены основные факторы, влияющие на экологические издержки внепечной обработки стали. Предложена система улавливания и очистки газов на участке внеагрегатной обработки стали.

В разделе охрана труда проанализированы основные вредности и опасности при внепечной обработке электростали марки 30ХГСА в условиях ООО МЗ «Днепросталь». Разработаны мероприятия по их устранению и снижению вредного воздействия на человека. Предложены мероприятия по созданию благоприятных для человека условий труда, регламентируемыми законодательными актами. Расчеты, выполненные в экономической части, доказывают эффективность проекта участка внепечной обработки 1 млн. т электростали марки 30ХГСА в условиях ООО МЗ Днепросталь». Инвестиции в сумме 116,471 млн. грн. окупятся за 1,09 год. Текущие затраты на внепечную обработку 1 т электростали на проектируемом участке составят 420,37 грн, экономический эффект равен 416,832 млн. грн (чистое современное значение стоимости) (плакат №6).

Уважаемые члены Государственной экзаменационной комиссии, доклад окончен. Благодарю Вас за внимание.

Дата добавления: 2015-08-13