Размещено на http://www.allbest.ru/

Аннотация

В данной дипломной работе разработана ресурсосберегающая технология производства стали марки 10Г2ФБЮ для изготовления труб большого диаметра в северном исполнении. Были изучены способы переработки и утилизации конвертерных шлаков. Приведены расчеты, связанные с использованием конвертерных шлаков в аглодоменном производстве. Также приведены расчеты по экономии ресурсов за счет повышения качества металла. Рассмотрены вопросы по безопасности жизнедеятельности и проведен анализ изменения себестоимости агломерата и чугуна при использовании конвертерного шлака в аглодоменном производстве. Приведена оценка экономии природных и энергетических ресурсов при утилизации конвертерных шлаков.

Дипломная работа изложена на 125 страницах, содержит 2 рисунка, 63 таблицы, список использованных источников из 26 наименований, 4 приложения.

Содержание

Введение

1. Варианты использования сталеплавильных шлаков

1.1 Переработка сталеплавильных шлаков и использование продуктов переработки

1.2 Использование конвертерного шлака в конвертерном производстве

1.3 Возможности обработки чугуна конвертерным шлаком

1.4 Использование сталеплавильных шлаков в сельском хозяйстве

1.5 Использование сталеплавильных шлаков в строительстве

2. Техника производства

2.1 Технология производства стали марки 10Г2ФБЮ в кислородно-конвертерном цехе

2.2 Материальный баланс конвертерной плавки

2.2.1 Назначение и химический состав стали марки 10Г2ФБЮ

2.2.2 Шихтовые материалы, их состав (масс. доля, %)

2.2.3 Расчет состава металла перед выпуском из конвертера

2.2.4 Расчет десульфурации чугуна

2.2.5 Определение расхода извести и состава конечного шлака

2.2.6 Определение выхода жидкой стали

2.2.7 Определение расхода кислорода

2.2.8 Определение количества отходящих газов

2.3 Тепловой баланс конвертерной плавки

2.3.1 Приход тепла

2.3.2 Расход тепла

2.4 Расчет раскисления и легирования стали в ковше

2.5 Расчет десульфурации стали в ковше с использованием ТШС

2.6 Расчет легирования стали в процессе доводки

2.7 Десульфурация стали силикокальцием в процессе доводки

3. Расчеты по экономии ресурсов за счет повышения качества металла

4. Расчеты, связанные с использованием конвертерных шлаков

4.1 Расчеты по использованию конвертерного шлака в агломерационном производстве

4.2 Расчеты по использованию конвертерного шлака в доменном производстве

4.3 Анализ накопления серы в замкнутом цикле “Чугун - конвертерный шлак”

4.4 Анализ накопления фосфора в замкнутом цикле “Чугун - конвертерный шлак”

5. Безопасность жизнедеятельности

5.1 Объемно-планировочные решения зданий и сооружений цеха

5.2 Отопление и вентиляция

5.3 Освещение

5.4 Анализ потенциально опасных и вредных производственных факторов при выполнении основных операций

5.4.1 Анализ потенциально опасных и вредных факторов производственной среды

5.4.2 Инженерная разработка мер защиты от опасных и вредных факторов производственной среды

5.5 Разработка мер пожарной безопасности

6. Экономика производства

7. Охрана окружающей среды

Выводы

Cписок использованных источников

Введение

Минимизация расхода ресурсов при производстве и использовании продукции становится межотраслевой и глобальной проблемой. При этом одновременно решается задача минимального воздействия деятельности человека на окружающую среду. Радикальным шагом в уменьшении расходования ресурсов является создание технологий с многократным использованием материалов в самом технологическом процессе - производственный рециклинг. Основную массу отходов в черной металлургии составляют шлаки.

Средний выход сталеплавильных шлаков составляет 170 кг/т стали, используются из них около 50 %, в том числе обратно в металлургический процесс (в аглодоменную шихту) направляется около 5 % шлака, на Украине до 12 %. Сталеплавильные шлаки используются в основном в строительстве, в меньшей степени в сельском хозяйстве. Однако им можно найти более эффективное применение. Шлаки являются источником флюсов (содержат CaO с массовой долей до 50 % и MgO с массовой долей до 15 %) при меньшем содержании балласта SiO₂ (массовая доля SiO₂ 10-15 %). Кроме того, в них присутствуют железо и марганец. Кроме общего содержания химически связанного железа, в конечном жидком шлаке в виде капель содержится 12-13 % металлического железа и 5 % его остается в щебне после двухстадийного дробления. Таким образом, сталеплавильный шлак можно рассматривать как флюс и как носитель железа и марганца для аглодоменного производства /1/.

Ниже будут рассмотрены возможные варианты использования сталеплавильных шлаков.

1. Варианты использования сталеплавильных шлаковю

1.1 Переработка сталеплавильных шлаков и использование продуктов переработки

Анализ литературных данных и опыт переработки шлаков свидетельствуют, что со сталеплавильными шлаками теряется в среднем 12 % металла от массы шлака. В сталеплавильный шлак металл попадает главным образом в результате переноса его газовыми пузырями при кипении ванны или продувке её газами. Дополнительное появление корольков металла в конечных шлаках происходит, по-видимому, при выпуске стали во время дробления струи металла, сильного перемешивания и взаимного эмульгирования фаз. Кроме того, металл в шлак может попадать за счет интенсивного перемешивания при выпуске из плавильного агрегата, при падении струи металла и шлака в ковш, а также при переливе их из ковша в шлаковую чашу /2/.

При выплавке стали в АО “Северсталь” образуется ежегодно 1,6 млн. т шлаков, в том числе: в мартеновском цехе - 420 тыс. т, электросталеплавильном - 80 тыс. т, конвертерном - 1100 тыс. т.

Многие годы из сталеплавильных шлаков получали нефракционированный щебень по ТУ 14-105-500-94 для дорожного строительства и отбирали крупногабаритный лом, который после переработки возвращался в производство. Большая часть шлака не находила сбыта и складировалась.

В 1994 году комбинатом была спроектирована, изготовлена и пущена в эксплуатацию дробильно-сортировочная установка (ДСУ № 1) (рисунок 1), на которой стали перерабатывать ежегодно 600 тыс. т наиболее ценного для металлургического производства конвертерного шлака. Получаемая продукция - фракционированный шлак - полностью используется при производстве агломерата (фракция 0-10 мм) и для выплавки чугуна в доменных печах (фракция 10-100 мм). Лом в количестве 40 тыс. т/год перерабатывается и используется в сталеплавильном производстве.

Несортированный конвертерный шлак доставляется автомобильным транспортом из конвертерного производства на приёмную площадку, расположенную перед ДСУ цеха шлакопереработки. Доставленный шлак перемещается бульдозером в зону работы экскаватора, который загружает его в приёмные бункера. Куски шлака и лома размером более 400 мм отбираются экскаватором и складируются отдельно с последующим отмагничиванием крупногабаритного лома и разбиванием крупных кусков шлака. Из приёмного бункера шлак поступает на пластинчатый питатель, из которого ленточными металлоотделителями извлекается лом, а шлак транспортёром подаётся на грохот ГИТ-52Н № 1. Несортированный шлак, попадая на грохот, разделяется на две части: подситный продукт (фракция 0-60 мм), минуя дробилку, попадает на конвейер, а верхний продукт (фракция от 60 до 400 мм) дробится на щековой дробилке СМД-110А до фракции 0-100 мм. Далее шлак рассеивается на грохоте ГИТ-52Н № 2 на фракции от 0 до 10 мм и от 0 до 100 мм. Затем готовая продукция попадает в шлаконакопители, откуда автомобильным транспортом отгружается потребителям.

Поскольку конвертерный шлак содержит Fe_общ с массовой долей 20-22 %, имеет высокую основность - 3,4, то фракция 0-10 мм используется в качестве железосодержащей флюсующей добавки, заменяя часть известняка в агломерационном производстве. Расход его в агломерационную шихту составляет около 50 кг/т агломерата.

Применение конвертерного шлака в агломерационном производстве позволило уменьшить потребность в известняке и железорудных концентратах и получить экономический эффект.

В доменном производстве железорудная часть шихты состоит из офлюсованного агломерата, костомукшских окатышей, запорожской железной руды и конвертерного шлака (фракция 10-100 мм). На выплавку 1 т чугуна расходуется: агломерата - 1054 кг (64 %), окатышей - 450 кг (27,4 %), железной руды - 80 кг (4,9 %), конвертерного шлака - 60 кг (3,7 %). Основность окатышей и железной руды низкая, и при наличии этих составляющих в доменной шихте требуются дополнительные затраты оксида кальция для получения в доменной печи шлака с основностью 1,05. Недостающее количество оксидов кальция частично вводится в состав агломерационной шихты в виде известняка и мелкого конвертерного шлака, а другая часть поступает в доменную печь с крупным конвертерным шлаком.

Применение конвертерного шлака для выплавки чугуна позволило снизить основность агломерата, тем самым дополнительно снизить расход известняка на агломерацию, повысить в агломерате содержание железа, улучшить свойства агломерата. Кроме того, снизился расход агломерата, поскольку утилизируется железо, содержащееся в конвертерном шлаке.

Однако конвертерный шлак содержит повышенное количество фосфора, серы, а также оксида титана, что является негативной характеристикой. Особенностью аглодоменного производства в АО “Северсталь” является использование для производства агломерата ковдорского концентрата с магнезиальной пустой породой, массовая доля TiO₂ в котором составляет 0,96 %. Из-за естественных колебаний содержания оксида титана в компонентах шихты, непостоянства их соотношения, а также колебаний теплового режима работы доменных печей, массовая доля титана в чугуне и оксида титана в доменных печах достигает 0,25 и 1,4 % соответственно. При этом образуется повышенное количество карбидов титана в чугуне, которые ухудшают работу доменных печей и способствуют массовому “закозлению” чугуновозных ковшей. Фосфор полностью переходит в чугун и для его удаления в сталеплавильных цехах необходимы дополнительные затраты.

В АО “Севесталь” в настоящее время утилизируется более 50 % конвертерного шлака, который после переработки используется в производстве как ценная железосодержащая флюсующая добавка. Общий экономический эффект от его применения составляет 140 млрд. руб/год. ДСУ № 2 (рисунок 2) была пущена в эксплуатацию в октябре 1995 года. Схема установки и оборудование были разработаны и поставлены финской фирмой SKJ.

Участок переработки сталеплавильных шлаков расположен у площадки складирования мартеновских, электросталеплавильных и конвертерных шлаков, прошедших стадию стабилизации структуры не менее одного года. Конечным продуктом переработки сталеплавильных шлаков после дробления, сепарации и грохочения являются: щебень фракций 0-10 мм и 40-120 мм для дорожного строительства, а также для аглодоменного производства и выплавки стали. Лом в настоящее время выпускается также трёх фракций: 0-10 мм - для агломерационного производства, 10-50 мм - для доменного производства и 50-250 мм - для сталеплавильного производства.

Исходный материал со склада-накопителя привозят на установку автосамосвалами или одноковшовыми погрузчиками “Камацу”. Шлак выгружают в питатель, который подаёт его на колосниковый грохот с размером отверстий в решётке 250 мм. Куски размером более 250 мм попадают в карман-накопитель, откуда они вывозятся на открытую площадку, где шлак проходит две стадии обработки: отмагничивание шайбой крупногабаритного лома и дробление навесным молотом оставшихся кусков на более мелкие фракции.

Отмагниченный крупногабаритный лом доставляется на склад готовой продукции или отгружается в сталеплавильное производство.

Дробленый шлак погрузчиком подается на питатель, а затем на грохот.

Отсеянная на грохоте фракция менее 250 мм по конвейерам транспортируется на вибрационный желоб, где шлак располагается ровным слоем и последовательно в барабанный или ленточный металлоотделители. Отмагниченный лом сортируется на трехситном грохоте на фракции: 0-10 мм, 10-50 мм и 50-250 мм. Отсортированный лом попадает в карманы накопители, откуда по мере накопления отправляется на склад готовой продукции или потребителям.

Шлаковая составляющая, проходя систему грохотов, щековую дробилку и металлоотделитель, сортируется на три фракции, которые также доставляются на склад готовой продукции, откуда отгружаются потребителям.

После пуска установки получаемый мелкий лом фракции 0-10 мм смешивается на складе с фракцией 0-10 мм конвертерного шлака с ДСУ № 1 и применяются в шихту для получения агломерата /3/.

1.2 Использование конвертерного шлака в конвертерном производстве

В 350-т промышленных конвертерах отработаны и освоены два метода использования конвертерных шлаков:

- ведение конвертерной плавки с оставлением части конечного шлака;

- применение твердого оборотного шлака.

Работа с оставлением конечного шлака от предыдущей плавки предусматривает в целях безопасности обязательное его раскисление и загущение перед заливкой чугуна. Конвертерный шлак, массовая доля компонентов в котором: 14,0 % SiO₂; 41,7 % CaO; 3,5 % MnO; 3,4 % MgO и 16,5 % Fe_общ и оставляемый в конвертере в количестве 33 кг/т стали, обеспечивает более раннее шлакообразование и в результате этого лучшие условия десульфурации и дефосфорации, а также позволяет повысить выход жидкой стали (на 1 %) и снизить расход извести (на 15 кг/т) и плавикового шпата (на 0,8 кг/т). Кроме того, вследствие раннего шлакообразования улучшаются условия службы футеровки конвертера.

Использование таких же конвертерных шлаков, но в твердом виде также позволяет повысить выход годного (на 0,9 %), снизить расход извести и вести процесс без применения плавикового шпата, обеспечивает более благоприятные условия труда, а также возможность более гибкого регулирования процессов шлакообразования путём рассредоточения присадок твёрдого шлака по ходу кислородной продувки /4/.

Существуют и другие возможности повторного использования сталеплавильного шлака, например, для внедоменной обработки чугуна /1/.

1.3 Возможности обработки чугуна конвертерным шлаком

Радикальным способом уменьшения удельного расхода ресурсов является максимальное и комплексное использование первичных материалов на производство продуктов, т.е. малоотходная технология при минимальном расходе энергии. Выполнение этого требования возможно при расширении сортамента металлургической продукции. Рециркуляция промежуточных продуктов и вспомогательных материалов в технологическом цикле позволяет полностью использовать основные компоненты сырья и накапливать компоненты, содержащиеся в малых количествах, с последующим их выделением или производством на их основе товарной продукции. С этой точки зрения сталеплавильные шлаки могут быть использованы не только как шихта в аглодоменном производстве, но и как рафинатор в жидком виде для внепечной обработки чугуна.

Использование основного количества конвертерных шлаков металлургического производства после их регенерации как продукта производства для рафинирования чугуна позволит снизить расход флюсующих и рафинирующих материалов, уменьшить шлаковые отходы и отвалы, способствует экономии энергоресурсов, повышению чистоты окружающей среды /5/.

1.4 Использование сталеплавильных шлаков в сельском хозяйстве

Сталеплавильные шлаки наряду с нейтрализующими основаниями содержат пятиокись фосфора, легко растворимую в почвенных кислотах, серу, а также микроэлементы. Поэтому шлаки оказывают на почву более многостороннее воздействие, чем обычные известковые удобрения.

Окись кальция снижает почвенную кислотность и является питательным веществом для развивающихся растений. Магний усиливает нейтрализующее действие шлака на почву, является самостоятельным питательным элементом и не может быть заменён другими; он входит в состав молекулы хлорофилла и принимает непосредственное участие в фотосинтезе.

Обладая рядом преимуществ по сравнению с известью, шлаки являются одним из важных источников получения комплексных известковых и фосфорно-известковых удобрений, содержащих микроэлементы, необходимые для роста и развития сельскохозяйственных культур.

Чем мельче зерно шлаковых удобрений, тем эффективнее их действие.

Конвертерные шлаки после помола и сепарации применяются для известкования почв.

Фосфатшлаки представляют собой побочный продукт сталеплавильного производства при переделе на сталь фосфористых чугунов. Одной из важнейших характеристик фосфатшлаков является содержание в них пятиокиси фосфора. При переделе одинакового по составу чугуна мартеновские фосфатшлаки содержат меньше фосфора, чем конвертерные. Причина этого - большой удельный выход мартеновского шлака на 1 тонну перерабатываемого чугуна по сравнению с выходом конвертерного шлака. Фосфатшлак не гигроскопичен и не связывается почвой в состояние, мало доступное для растений. Внесение его не требует попутного известкования, так как в нём содержится значительное количество кальция.

Мартеновские и кислородно-конвертерные шлаки содержат около 12 % металла, их комплексная переработка на щебень и шлаковую муку для известкования почв с попутным извлечением металла весьма эффективна. Щебень из этих шлаков находит применение в дорожном строительстве /6/.

1.5 Использование сталеплавильных шлаков в строительстве

Металлургические шлаки - ценный продукт для производства строительных материалов. По содержанию структурообразующих оксидов (CaO, SiO₂, Al₂O₃), достигающему 75 - 80 %, шлаки во многом сходны со строительными материалами, получаемыми из природного сырья. По физико-механическим свойствам шлаковые строительные материалы во многом их превосходят.

Один из основных видов строительных материалов, получаемых из шлаковых расплавов, - гранулированный шлак.

К наиболее массовым по объёму производства из шлаковых расплавов строительным материалам относятся щебень, песок, щебеночно-песчаная смесь, а также шлаковая пемза /7/.

Из сталеплавильных шлаков в основном получают щебень для дорожного строительства. Одно из важнейших требований, предъявляемых к шлаковому щебню, - он должен быть устойчивым против всех видов распада.

Дорожная одежда, выполняемая из естественных материалов, в частности на щебеночном основании, при длительной эксплуатации автомобильной дороги теряет прочность.

Мелкие фракции сталеплавильных шлаков (5-20 мм) могут быть с успехом применены для приготовления битумо- и дегтеминеральных смесей, которые отличаются повышенной механической прочностью, теплохладоустойчивостью и мало склонны к стиранию вследствие более прочного контакта вяжущего вещества с заполнителем.

Щебеночное основание из доменных и сталеплавильных шлаков имеет преимущества по сравнению с основанием из гранитного щебня. Щебень из шлаков легче укатывается благодаря большей шероховатости поверхности зерен. Основание из него долговечно /6/.

2. Техника производства

2.1 Технология производства стали марки 10Г2ФБЮ в кислородно- конвертерном цехе

Шихтовые материалы.

Чугун.

Чугун передельный по ГОСТ 805-80.

Химический состав чугуна приведен в таблице 1.

Таблица 1 - Химический состав чугуна, масс. доля, %

Si	P (не более)	S (не более)
0,3-0,9	0,1	0,020

Массовые доли марганца и углерода в чугуне не регламентируются.

Температура чугуна в заливочном ковше должна быть не менее 1380⁰С.

Стальной лом. Используют стальной товарный лом и отходы собственного производства, проверенные на взрывобезопасность и очищенные от льда и снега. Перед подачей на конвертерную площадку лом взвешивается в лотках, его масса фиксируется в паспорте плавки. Загружаемый в конвертер лом должен иметь размеры не более мм. Легковесный лом подается в пакетах, размер которых должен быть не более мм. Запрещается использовать в завалку стальную стружку, окалину, замкнутые сосуды, неразобранные агрегаты, емкости с мусором, снегом и льдом.

Шлакообразующие материалы.

В качестве флюса используется мягкообожженная известь 1-го сорта марки ИС-1. Массовая доля (CaO+MgO) - не менее 92 %, серы - не более 0,06 %, потерь при прокаливании - не более 5 % фракцией от 10 до 40 мм. Длительность хранения в бункерах цеха выплавки не должна превышать одних суток.

Для ускорения процесса шлакообразования применяется плавиковый шпат в кусках размером не более 100 мм, с массовой долей фтористого кальция не менее 55 %.

Газообразные энергоносители.

Кислород.

Для продувки через верхнюю фурму необходимо использовать кислород с объемной долей его не ниже 99,5 %, при давлении в магистрали от 16 до 20 кгс/см² (1,6-2,0 МПа).

Аргон.

Аргон с объемной долей аргона 99,98 % используется для обработки металла в стальковше на УДМ. Давление аргона в сети УДМ должно быть от 8 до 16 кгс/см² (0т 0,8 до 1,6 МПа).

Загрузка конвертера.

Оптимальная масса чугуна и лома на плавку должна составлять 410 т. Соотношение между массами чугуна и лома должно обепечивать получение температуры металла с отклонениями от заданной не более ±15 градусов.

Расход извести определяется из расчета получения основности шлака не менее 3,0.

Металлолом полностью загружают в конвертер до заливки чугуна. Во избежание разрушения футеровки, в первую очередь - легковесный, затем - тяжеловесный. После загрузки лома разрешается присадка на него извести, в количестве 40-60 % от общего расхода. Заливку чугуна проводят осторожно в 2-4 приема. По окончании заливки чугуна конвертер устанавливают в вертикальное положение для продувки.

Режим ведения плавки.

Режим продувки.

Продувка ведется по режиму без дожигания отходящих газов.

Присадка извести распределяется следующим образом: на лом до заливки чугуна присаживается от 40 до 60 % общего расхода. Оставшиеся 40-60 % извести присаживают с 3-й по 6-ю минуты, порциями не более 6 тонн.

По окончании продувки производят повалку конвертера, отобирают пробы металла и шлака для определения массовой доли C, Mn, P, S, Cr, Ni, Cu в металле и оксидов Ca, Si, Fe, Mn, Mg, Al в шлаке и производят измерение температуры металла.

Массовая доля оксидов железа в шлаке не должна превышать 30 %.

Выпуск плавки. Раскисление и легирование.

Выпуск плавки разрешается после результатов химического анализа металла.

Выпуск плавки производится через сталевыпускное отверстие с первоначальным диаметром блоков от 180 до 200 мм. Продолжительность слива должна быть не менее 5 минут.

В процессе выпуска осуществляется отсечка шлака. Отсечку первой порции шлака, попадающей в ковш при наклоне конвертера для слива, производят путем перекрытия сталевыпускного отверстия конусом из листового железа. Отсечку конечного шлака производят при помощи установки по отсечке шлака “Monocon”.

Используются ковши с высокоглиноземистой и смолодоломитовой футеровкой.

Постановка холодных ковшей под выпуск плавки запрещается. При длительности простоя ковша более 4 часов его необходимо разогреть газовой горелкой на специальном стенде.

При сливе металла в стальковш производится обработка металла твердошлаковыми смесями (ТШС) с расходом около 3 т на плавку. Материалы присаживают следующим образом: на дно от 200 до 300 кг чушкового алюминия; после наполнения на 0,1 высоты ковша - кокс (при необходимости), а затем ТШС, ферросплавы (после наполнения ковша на 1/5-1/4 в следующей очередности: силикомарганец, ферромарганец, ферросилиций, феррованадий, феррониобий), остаток алюминия.

В конце слива металла рекомендуется присаживать в ковш от 0,5 до 2,0 т. извести.

Основная масса материалов для раскисления и легирования стали (силикомарганец, ферромарганец, ферросилиций) вводится в сталеразливочный ковш через бункерные весы по вертикальному тракту подачи ферросплавов. Силикомарганец, ферромарганец, ферросилиций прокаливают в печах не менее 30 минут.

Масса ферросплавов, необходимых для легирования стали, определяется по формуле

Ф = , (1)

где: Ф - масса ферросплавов, кг;

М - масса жидкой стали, т;

С₁ и С₂ - массовая доля элементов в готовой стали и в расплаве перед раскислением, соответственно, %;

А - массовая доля элемента в ферросплаве, %;

k - усвоение элемента.

Обработка стали на УДМ.

На УДМ в сталеразливочных ковшах осуществляются следующие технологические операции:

- продувка металла аргоном;

- введение в металл алюминиевой катанки;

- измерение температуры и окисленности металла;

- корректировка химического состава;

- микролегирование;

- отбор проб на экспресс-анализ.

Обработка аргоном в ковше с целью усреднения химического состава и температуры проводится обязательно. Аргон подается в металл через футерованную фурму. Продувка производится при погружении в металл от 19 до 22 катушек длиной 200 мм. Фурму устанавливают в исходное положение над металлом, устанавливают расход аргона от 30 до 60 м³/час, после чего фурму опускают в металл на заданную глубину (300-500 мм от среза фурмы до дна ковша).

Продолжительность усреднительной продувки должна быть не меньше 6 минут.

После усреднительной продувки производится измерение температуры, отбор пробы металла на химический анализ.

После получения анализа при необходимости осуществляется корректировка химического состава. Корректирующие добавки присаживают во время продувки металла аргоном, присадку осуществляют отдельными порциями массой не более 500 кг с интервалом 0,5-1 мин из весодозирущих бункеров ферросплавов.

Десульфурация и модифицирование стали осуществляется силикокальцием, который вводится в металл в виде проволоки трайб-аппаратом.

Производится микролегирование стали кусковыми ниобием, ванадием и титаном фракцией не более 50 мм. Масса одной навески не должна превышать 500 кг, а интервал между присадками - 0,5 мин.

После окончательной коррекции химического состава и микролегирования производится продувка металла аргоном в течение 3 минут /8/.

Разливка стали.

Разливка стали осуществляется на криволинейной МНЛЗ. Сечение кристаллизатора мм. Скорость разливки составляет 0,7-1,0 м/мин.

Слябы отправляются в город Колпино для прокатки на стане 5000, принадлежащему ОАО “Северсталь”. Прокатка ведется не вдоль сляба, а поперек для получения листа шириной 4,5 м, длиной 18 м и толщиной 26 мм.

Прокатка.

Прокатка ведется на стане 5000 в городе Колпино. Производительность стана - 240 тыс. т/год.

Контролируемая прокатка представляет собой процесс термомеханической обработки, предусматривающий последовательную деформацию металла при непрерывном снижении температуры в областях, которые создают разное структурное состояние, а затем регламентированное охлаждение, обеспечивающее заданное сохранение искажений строения, внесенных пластической деформацией.

Контролируемая прокатка - высокотемпературная обработка низколегиро-ванной стали, предполагающая определенное сочетание основных параметров горячей деформации: температуры нагрева и конца прокатки, суммарной степени деформации по температуре, скорости охлаждения и т.д.

В деформируемом металле при контролируемой прокатке можно отметить три стадии изменения структуры в зависимости от температуры.

На первой стадии (Т = 950 °С) в процессе деформации происходит рекристаллизация, причем лучше всего иметь температуру начала прокатки как можно ниже, так как при этом увеличивается предел текучести и понижается температура хрупко-вязкого перехода. Из практических данных известно, что для получения хладостойкого проката наиболее приемлема температура начала проката 1150-1200 °С. Низкотемпературный нагрев слябов целесообразно проводить в печах с шагающими балками, так как в них отличие от толкательных печей слябы нагреваются не с двух, а с четырех сторон, что повышает равномерность нагрева.

На второй стадии (Т 950 °С) металл упрочняется вследствие измельчения структуры и повышения плотностей дислокаций.

На третьей стадии (Т = 800-700 °С) происходит дисперсионное твердение сталей, легированных карбидо- и нитридооброзующими элементами, вследствие выделения избыточных фаз. При контролируемой прокатке листов большие степени обжатия назначаются преимущественно в области относительно невысоких температур (< 800 °С). Прокатка заканчивается в температурном интервале 750-700 °С. Снижение температуры конца прокатки до 750 °С увеличивает предел текучести, понижает температуру хрупко-вязкого перехода. Таким образом, контролируемая прокатка обеспечивает получение мелкозернистой однородной феррито-перлитной структуры с развитой субзеренной структурой. При этом для стали марки 10Г2ФБЮ (с массовой долей серы 0,005 %) достигается прочность 590 Н/мм² /9/.

2.2 Материальный баланс конвертерной плавки

2.2.1 Назначение и химический состав стали марки 10Г2ФБЮ

Сталь марки 10Г2ФБЮ используется для изготовления сварных труб для магистральных газо-и нефтепроводов северного исполнения, т.е. работающих в северных широтах в условиях пониженных температур. Из-за ответственности конструкции и больших капиталовложений на прокладывание ветви трубопровода к качеству стали предъявляются повышенные требования, такие как высокая прочность (_т590 МПа), сочетающаяся с высокой хладостойкостью (KCU^-600,5 МДж/м²) /10/.

Химический состав стали приведен в таблице 2.

Таблица 2 - Химический состав стали, масс. доля, %

C	Si	Mn	P н.б.	S н.б.	Cr н.б.	Ni н.б.	Cu н.б.	Al н.б.	V	Nb	Ti	N н.б.	Ca н.б.	CЭ
0,8-0,1	0,17-0,35	1,25-1,75	0,02	0,005	0,3	0,3	0,3	0,07	0,05-0,12	0,02-0,04	0,01-0,035	0,01	0,006	0,43

2.2.2 Шихтовые материалы, их состав ( масс. доля, %)

В таблице 3 показано изменение состава при выплавке стали.

Таблица 3 - Изменение состава при выплавке стали марки 10Г2ФБЮ

Показатели	Массовые доли примесей, %
	C	Si	Mn	S н.б.	P н.б.
1	2	3	4	5	6
Состав стали по ГОСТу	0,08-0,12	0,17-0,35	1,25-1,75	0,005	0,02
Чугун	4,6	0,52	0,33	0,005	0,05
Лом	0,25	0,3	0,5	0,015	0,025
Состав металлошихты	3,73	0,476	0,364	0,007	0,045
Состав стали перед выпуском	0,065	следы	0,056	0,0067	0,003
Окислилось примесей	3,665	0,476	0,308	0,0003	0,042

Доля лома в завалке - 20 %, доля чугуна в завалке - 80 %.

Расчеты ведем на 100 кг металлошихты.

2.2.3 Расчет состава металла перед выпуском из конвертера

Углерод.

Содержание углерода оценивается по среднему марочному за вычетом углерода, вносимого ферросплавами в предположении, что повышение содержания марганца и хрома на 0,1% при использовании:

- высокоуглеродистых ферросплавов - содержание углерода увеличивается на

0,01%;

- среднеуглеродистых ферросплавов - на 0,003 %;

- малоуглеродистых ферросплавов - на 0,001 %.

Среднемарочное содержание углерода

%

Примем содержание углерода в стали перед выпуском %

Кремний: - следы.

Марганец.

Содержание маргпнца на выпуске определяется по формуле

(2)

С ,

кг, кг

Содержание определяется по формуле

(3)

%

При принимаем

Фосфор.

Коэффициент распределения фосфора определяется по формуле

 (4)

%

%

2.2.4 Расчет десульфурации чугуна

Расход магния для предварительной десульфурации чугуна определяется по формуле

, (5)

где - расход магния, кг/т;

и - начальное и конечное содержание серы в чугуне,

соответственно, %;

- коэффициент использования магния, равный 0,35.

кг/т

Оценим содержание серы в металле перед выпуском из конвертера при условии проведения предварительной десульфурации чугуна магнием.

Необходимо учитывать попадание в конвертер около 0,1 % от массы чугуна образовавшегося шлака, массовая доля серы в котором составляет 2-3 %. Массовую долю серы в шлаке принимаем равной 3 %.

Тогда содержание серы в металле перед выпуском из конвертера при условии проведения предварительной десульфурации чугуна магнием составит

%,

где 0,007 - содержание серы в металлошихте при условии проведения

предварительной десульфурации чугуна, кг;

0,08 - масса образовавшегося шлака, кг;

90 - масса металла, кг;

11- масса шлака, кг;

4,5 - коэффициент распределения серы.

2.2.5 Определение расхода извести и состава конечного шлака

(6)

кг

В таблице 4 приведен состав материалов, принимающих участие в шлакообразовании.

Таблица 4 - Состав различных материалов, принимающих участие в шлакообразовании, масс. доля, %

Материал	СаО	SiO2	Al2O3	MgO	S	CO2	H2O
Известь	84	3	2,8	7	-	3,1	-
Миксерный шлак	23	48	6	5	0,4	-	-
Футеровка	34	3	1,8	60	-	-	-
Загрязнения лома	-	65	35	-	-	-	-

 (7)

(8)

кг

кг

кг

кг

Содержание железа в шлаке определяется через основность шлака, содержание углерода в металле и его температуру

%

Принимаем, что из общего содержания оксидов железа в шлаке 80 % составляет FeO и 20 % Fe₂O₃

%

%

Общая масса шлака кг

В таблице 5 приведены количество и состав шлака.

Таблица 5 - Количество и состав шлака

Показатель	Масса ист-ка, кг	Масса компонентов, кг/100кг шихты
		СаО	О2	МО	МО	Р2О5	А2О3	Feоб	FeО	Fe2О3
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
Окисление примесей	1,512	-	1,019	0,397	-	0,096	-	-	-	-
Добавки извести	5,883	4,942	0,176	-	0,412	-	0,165	-	-	-
Расход огнеупоров	0,2	0,068	0,006	-	0,120	-	0,004	-	-	-
Миксерный Шлак	0,45	0,104	0,216	-	0,023	-	0,027	-	-	-
Загр. лома	0,2	-	0,130	-	-	-	0,070	-	-	-
Масса шлака без еО	8,245	5,182	1,547	0,397	0,555	0,096	0,266	-	-	-
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
Общая масса шлака	10,750	5,182	1,547	0,397	0,555	0,096	0,266	1,775	1,818	0,508
Состав Шлака	100	48,2	14,4	3,7	5,2	1	2,5	16,5	16,91	4,73

2.2.6 Определение выхода жидкой стали

Выход жидкой стали определяется по формуле

(9)

кг

кг

кг

кг

кг

кг

Выход жидкой стали: у ==

2.2.7 Определение расхода кислорода

(10)

(11)

- доля углерода, окисляющегося до СО₂

кг

кг

кг

кг

кг

кг

м³

2.2.8 Определение количества отходящих газов

Количество отходящих газов определяется по формуле

(12)

кг

кг

кг

кг

кг

Объем отходящих газов определяется по формуле

(13)

м³ (89,3 %)

м³ (2,1%)

м³ (0,4%)

м³ (8,2%)

м³ (100%)

В таблице 6 приведен материальный баланс конвертерной плавки.

Таблица 6 - Материальный баланс конвертерной плавки

Приход	кг	Расход	кг
Чугун	80	Сталь	90,541
Металлолом	20	Шлак	10,75
Известь	5,883	Газы	9,71
Миксерный шлак	0,45	Потери металла
Футеровка	0,2	-с пылью	2
Кислород	7,502	-с корольками в шлаке	0,86
Итого	114,035	Итого	113,861

2.3 Тепловой баланс конвертерной плавки

2.3.1 Приход тепла

а) Физическое тепло чугуна определяется следующим образом

МДж

б) Определим химическое тепло окисления примесей и железа

МДж

МДж

МДж

МДж

МДж

в) Определим тепло шлакообразования

Для реакции

МДж

Для реакции

МДж

МДж

г) Определим тепло миксерного шлака

МДж

2.3.2 Расход тепла

а) Теплосодржание стали определяется следующим образом

МДж

б) Определим теплосодержание шлака

МДж

в) Тепло, теряемое с отходящими газами рассчитывается по формуле

(14)

(15)

C - температура отходящих газов

МДж

г) Потери тепла за счет теплоизлучения через горловину конвертера и теплопроводность определяются следующим образом

МДж

Таблица 7 - Тепловой баланс конвертерной плавки

Приход тепла	МДж	Расход тепла	МДж
1	2	3	4
Физическое тепло чугуна	104,709	Теплосодержание стали	133,284
Химическое тепло окисления примесей	77,052	Теплосодержание шлака	26,362
Тепло шлакообразования	3,663	Тепло отходящих газов	23,093
Тепло миксерного шлака	0,865	Потери тепла	5,589
Сумма	186,289	Сумма	188,328

2.4 Расчет раскисления и легирования стали марки 10 Г2ФБЮ в ковше

Расчет ведется на 100 кг металлошихты.

В таблице 8 приведен химический состав раскислителей и легтрующих.

Таблица 8 - Химический состав раскислителей и легирующих, масс. доля, %

Материал	C	Si	Mn	S	P	Al	Nb	V
FeNb 60	0,08	0,9	-	0,01	0,05	2,1	60	-
FeV 60	0,15	1,3	-	0,02	0,05	1,5	-	62
AВ 87	-	3,1	-	-	-	89	-	-
FeSi 65	0,05	65	0,5	0,015	0,03	1,9	-	-
FeMn 83	1,8	1,5	83	0,01	0,1	-	-	-

Рассчитаем необходимое количество вторичного алюминия AВ 87 на предварительное раскисление.

Принимаем угар Al равным 60% (степень усвоения 0,4)

0,025 /(0,890,4) = 0,0702 кг

Это количество AВ 87 содержит, кг

Si: 0,07023,1/100 = 0,0022

Al: 0,070289/100 = 0,0625

В сталь переходит из AВ 87 при угаре, %: Si - 20, Al - 60

Si: 0,00220,8 = 0,00176 кг

Al: 0,06250,4 = 0,025 кг

Расход FeSi 65 при угаре Si равном 20 %

0,3/(0,650,8) = 0,5769 кг

Это количество FeSi 65 содержит, кг

C: 0,57690,05/100 = 0,00029

Si: 0,576965/100 = 0,37499

Mn: 0,57690,5/100 = 0,00288

S: 0,57690,015/100 = 0,00009

P: 0,57690,03/100 = 0,00017

Al: 0,57691,9/100 = 0,0109

Переходит в сталь из FeSi 65 при угаре, %: Si - 20, Al - 60, Mn - 10

C: 0,00029 кг

Si: 0,37499 0,8 = 0,3 кг

Mn: 0,002880,9 = 0,026 кг

S: 0,00009 кг

P: 0,00017 кг

Al: 0,0109 0,4 = 0,0044 кг

Расход FeMn 83 при угаре Mn равном 10 %, кг

(1,6 - 0,056)/(0,830,9) = 2,0669

Это количество FeMn 83 содержит, кг

C: 2,06691,8/100 = 0,0372

Si: 2,06691,5/100 = 0,0310

Mn: 2,066983/100 = 1,7155

S: 2,06690,01/100 = 0,00021

P: 2,06690,1/100 = 0,00207

Переходит в сталь из FeMn 83 при угаре, %: Si - 20, Mn - 10

C: 0,0372 кг

Si: 0,0310 0,8 = 0,0248 кг

Mn: 1,7155 0,9 = 1,544 кг

S: 0,00021 кг

P: 0,00207 кг

Расход FeV 60 при угаре V равном 10 %, кг

0,085/(0,60,9) = 0,1574

Это количество FeV 60 содержит, кг

C: 0,15740,15/100 = 0,00024

Si: 0,15741,3/100 = 0,00205

S: 0,15740,02/100 = 0,00003

P: 0,15740,05/100 = 0,00787

Al: 0,15741,5/100 = 0,00236

V: 0,157462/100 = 0,09759

Переходит в сталь из FeV 60 при угаре, %: Si - 20, Al - 60, V - 10

C: 0,00024 кг

Si: 0,002050,8 = 0,00164 кг

S: 0,00003 кг

P: 0,00787 кг

Al: 0,002360,4 = 0,00094 кг

V: 0,097590,9 = 0,0878 кг

Расход FeNb 60 при угаре Nb равном 5 %, кг

0,035/(0,600,95) = 0,0614

Это количество FeNb 60 содержит, кг

C: 0,06140,08/100 = 0,00005

Si: 0,06140,9/100 = 0,00055

S: 0,06140,01/100 = 0,000006

P: 0,06140,05/100 = 0,000031

Al: 0,06142,1/100 = 0,00129

Nb: 0,061460/100 = 0,03684

Переходит в сталь из FeNb 60 при угаре, %: Si - 20, Al - 60, Nb - 5

C: 0,00005 кг

Si: 0,000550,8 = 0,00044 кг

S: 0,000006 кг

P: 0,000031 кг

Al: 0,001290,4 = 0,00052 кг

Nb: 0,036840,95 = 0,035 кг

В таблице 9 приведен химический состав стали после раскисления и легирования.

Таблица 9 - Химический состав стали после раскисления и легирования, масс. доля, %

Источники	C	Si	Mn	S	P	Al	Nb	V
1	2	3	4	5	6	7	8	9
Сталь до раскисления и легирования	0,065	-	0,056	0,0067	0,003	-	-	-
FeV 60	0,00024	0,0016	-	0,00003	0,00787	0,00094	-	0,088
FeNb 60	0,00005	0,00044	-	0,000006	0,000031	0,00052	0,035	-
AВ 87	-	0,00176	-	-	-	0,025	-	-
FeSi 65	0,00029	0,03	0,0026	0,00009	0,00017	0,0044	-	-
FeMn 83	0,0372	0,0248	1,544	0,00021	0,00207	-	-	-
Сталь после раскисления и легирования	0,103	0,33	1,6	0,007	0,013	0,031	0,035	0,088

2.5 Расчет десульфурации стали 10Г2ФБЮ в ковше с использованием ТШС

1 В условиях технологии конвертерного производства ОАО “Северсталь” cтабильно выплавляют стали с гарантированным содержанием серы не выше

0,010 %. Большая часть серы удаляется во время слива металла из конвертера в ковш, куда подаются раскислители, легирующие и десульфураторы в виде твердошлаковых смесей (ТШС), состоящих из CaO и CaF₂ в соотношении 3/1. При выплавке высокопрочной стали марки 10Г2ФБЮ в конвертерах состав покровного ковшевого шлака колеблется в пределах, указанных в таблице 10.

Таблица 10 - Состав покровного ковшевого шлака при выплавке стали марки 10Г2ФБЮ, масс. доля, %

CaO	SiO2	MgO	FeO	Al2O3
45-50	7-10	4-6	5-7	25-30

В таблице 11 указан принимаемый в расчетах состав ковшевого шлака.

Таблица 11 - Принимаемый состав ковшевого шлака, масс. доля, %

CaO	SiO2	MgO	FeO	Al2O3
50	9	6	5	30

Определим мольную долю оксидов в шлаке. В таблице 12 приведена мольная доля оксидов в шлаке.

Таблица 12 - Мольная доля оксидов в шлаке

Состав шлака в ковше	CaO	SiO2	MgO	FeO	Al2O3
%	50	9	6	5	30
Число молей	0,893	0,15	0,15	0,069	0,294
Мольная доля	0,574	0,096	0,096	0,044	0,189

Сумма молей равна 1,556. Определим “оптическую” основность шлака. Значения “оптической” основности для наиболее распространенных оксидов шлака приведены в таблице 13.

Таблица 13 - Значения “оптической” основности для наиболее распространенных оксидов шлака.

Оксид	CaO	SiO2	Al2O3	MgO	FeO
В	1,0	0,48	0,605	0,78	1,0

В== 0,766

Определим активность кислорода в металле по формуле

а_о = (16)

Принимаем k'=10^-13,5

Тогда а_о = = 0,00032

Определим коэффициент активности серы в металле по формуле

lgf_s¹⁸⁷³ = e_s[R_i] (17)

lgf_s¹⁸⁷³ = 0,110,103 + 0,0630,33 - 0,0261,6 +0,290,013 - 0,0280,007+ +0,0350,031 - 0,0160,088 - 0,0130,035 = -0,0067

Приближенно определим температуру металла в ковше по формуле

Т = 1539 - 80 [С] + 120 - 40, (18)

где [С] - содержание углерода в металле, %;

120 - превышение температуры относительно линии ликвидус при

разливке на МНЛЗ, °С;

Т = 1611 °С или 1884 К,

lgf_s¹⁸⁸⁴ = (3280/Т - 0,75) lgf_s¹⁸⁷³ (19)

lgf_s¹⁸⁸⁴ = (3280/1884 - 0,75)(-0,0067) = -0,0066

Рассчитаем коэффициент распределения серы по формуле

lgL_s = (21920 - 54640B)/T + 43,6B - 25,2 - lg а_о + lgf_s (20)

lgL_s = (21920 - 546400,766)/1884 + 43,60,766 - 25,2 - lg 0,00032 -

- 0,0066 = 1,105 L_s = 12,74

Рассчитаем содержание серы в ковше (при кратности шлака g = 0,025) по формуле

[S]_кон = [S]_нач / (1 + L_sg) (21)

[S]_кон = 0,007/ (1 + 12,740,025) = 0,0053 %

Определим степень десульфурации по формуле

з_s = (22)

з_s = = 24 %

2.6 Расчет легирования стали 10Г2ФБЮ в процессе доводки

Легирование производим ферротитаном FeTi 70 и первичным алюминием марки А 99.

Химический состав легирующих приведен в таблице 14.

Таблица 14 - Химический состав легирующих, масс. доля, %

Материал	С	Ti	Si	S	P	Al	Мn
FeTi 70	0,1	70	0,05	0,015	0,02	0,4	0,15
А 99	-	-	-	-	-	99,99	-

Расход FeTi 70 при угаре Ti равном 50 % (степени усвоения 0,5)

0,015/(0,70,5) = 0,0429 кг

Это количество FeTi 70 содержит, кг

Тi: 0,042970/100 = 0,03003

Переходит в сталь, кг

Тi: 0,030030,5 = 0, 015

Расход первичного алюминия при угаре Al равном 60 %

(0,045 - 0,031)/(0,990,4) = 0,035 кг

Переходит в сталь, кг

Al: 0,0350,4 = 0,014

Содержание алюминия в стали после доводки

0,031 + 0,014 = 0,045 кг

2.7 Десульфурация стали силикокальцием в процессе доводки

Принимаем содержание серы в металле после десульфурации силикокальцием [S]_кон = 0,003 %.

Степень десульфурации при этом составляет

з_s == 43,4 %

Химический состав стали после доводки приведен в таблице 15.

Таблица 15 - Химический состав стали после доводки, масс. доля, %

С	Si	Мn	S	P	Al	V	Nb	Тi
0,103	0,33	1,6	0,003	0,013	0,045	0,088	0,035	0,015

3. Расчеты по экономии ресурсов за счет повышения качества металла

технология производство сталь шлак

В зависимости от марки стали, из которой изготовлена труба, меняется толщина стенки трубы, вес трубы, а это немаловажный фактор, учитывающийся при ее транспортировке, а также при монтаже трубопроводов /15/.

Рассчитаем толщину стенки трубы и ее массу для двух марок сталей: 10Г2ФБЮ и 09Г2С. Расчеты произведем для трубы диаметром 1420 мм и длиной 18 м.

Для стали марки 10Г2ФБЮ предел прочности ( ) составляет 590-690 Н/мм² (60-70 кгс/мм²). В расчете принимаем =680 Н/мм² (69 кгс/мм²).

Для стали 09Г2С предел прочности ( ) составляет 430-510 Н/мм² (44-52 кгс/мм²). В расчете принимаем =510 Н/мм² (52 кгс/мм²).

1 Рассчитаем толщину стенки трубы по пределу прочности по методу, предложенному ВНИИСТом

s_o=, (23)

где s_o - номинальная толщина стенки трубы, мм;

- рабочее давление в трубопроводе, кгс/см²;

- внутренний диаметр трубы, мм;

- временное сопротивление материала трубы, мм;

- коэффициент перегрузки рабочего давления в трубопроводе ( для газо-и нефтепроводов)

- коэффициент однородности труб ( для низколегированных сталей)

- коэффициент однородности стали при разрыве ( для низколегировааных сталей)

- коэффициент условий работы трубопроводов, равный для участков газо- и нефтепроводов 1 и 2 категорий 0,75, а для участков 3 и 4 категорий 0,9.

Определим толщину стенки трубы через внешний диаметр по формуле

s_o= (24)

Для стали 10Г2ФБЮ

=10 Н/мм²=10 МПа=100 атм=103,3 кгс/см²

=680 Н/мм²=69 кгс/мм²=6900 кгс/см²

=1420 мм

s_o==23,19 мм

Для стали 09Г2С

s_o==30,44 мм

2 Определим массу трубы по формуле

(25)

где - объем металла, м³;

- масса трубы, кг;

- плотность стали, кг/ м³;

- длина трубы, м.

Для стали 10Г2ФБЮ

=1420 - 2 · 23,19 =1373,63 мм =1,374 м

=(1,420² - 1,374²)=1,816 м³

=7450 · 1,816=13529,5 кг

Для стали 09Г2С

=1420 - 23 · 0,44 =1359,12 мм =1,359 м

=(1,420² - 1,359²)=2,395 м³

=7450 · 2,395 =17845,0 кг

Результаты расчета представлены в таблицах 16 и 17.

Таблица 16 - Масса трубы в зависимости от толщины стенки

Марка стали	, мм	, мм	so , мм	, кг
10Г2ФБЮ	1420	1374	23,19	13529,5
09Г2С	1420	1359	30,44	17845

Таблица 17 - Масса и толщина стенки трубы в зависимости от диаметра

Марка стали	Параметры трубы
	, мм	so , мм	, кг
10Г2ФБЮ	820	13,39	4582
	1020	16,65	6973
	1220	19,92	10102
	1420	23,19	13529,5
09Г2С	820	17,58	5915
	1020	21,87	9245
	1220	26,15	13075
	1420	30,44	17845

Рассчитаем расход металла и денежных средств на строительство 1 км трубопровода в зависимости от марки стали.

Диаметр трубы 1420 мм, длина трубы 18 м, рабочее давление в трубопроводе 10 Н/мм² (103,3 кгс/см²).

Марка стали 10Г2ФБЮ

Масса трубы составляет 13,53 т. Цена 1 т трубы составляет примерно

15 тыс. руб. Количество труб на 1 км трубопровода 1/0,018=56 шт. На 1 км трубопровода уйдет 56 · 13,53 = 757,68 тонн труб.На 1 км трубопровода необходимо затратить 757,68 · 15000 = 11,365 млн. руб

Марка стали 09Г2С

Масса трубы составляет 17,845 т. Цена 1 т трубы составляет примерно

13,5 тыс. руб. Количество труб на 1 км трубопровода 1/0,018= 56 шт. На 1 км трубопровода уйдет 56 · 17,845 = 999,32 тонн труб. На 1 км трубопровода необходимо затратить 999,32 · 13500= 13,491 млн. руб.

Результаты расчетов сведены в таблице 18.

Таблица 18 - Расход металла и денежных средств на строительство 1 км трубопровода

Показатели	Марка стали
	10Г2ФБЮ	09Г2С
Расход металла на 1 км трубопровода, т	757,68	999,32
Денежные затраты на 1 км трубопровода, млн. руб	11,365	13,491

Из таблицы 18 видно, что использование труб из стали марки 10Г2ФБЮ позволяет сократить затраты на 2,126 млн. руб (15,8 %) на 1 км трубопровода в сравнении с использованием труб из стали марки 09Г2С.

В рассмотренном выше варианте не учитывались затраты на транспортировку труб. С учетом данного фактора произойдет дополнительное сокращение затрат в денежном выражении.

Экономия стали на 1 км трубопровода составляет 241,64 т (24 %). Следовательно, при этом осуществляется экономия металла за счет лома на 241,64 0,2 = 48,3 т (при доле лома в шихте, равной 0,2) и экономия чугуна в количестве 241,640 · 0,8 = 193,3 т.

Цена 1 т лома, используемого при производстве трубных марок сталей на ОАО “Северсталь” составляет примерно 2500 руб. /17/. Экономия денежных средств на ломе 2500 · 48,3 = 120,8 тыс. руб. Цена 1 т чугуна в 2002 г в условиях ОАО “Северсталь” составила 2800 руб. Экономия денежных средств на чугуне в этом случае 2500 · 193,3 = 541,2 тыс. руб.

На производство 193,3 т чугуна затрачивается 193,30,4 = 77,32 т кокса (при его расходе 400 кг/т чугуна). Цена 1 т кокса составляет в среднем 1950 руб. Следовательно, получаем экономию на коксе в денежном эквиваленте в размере 77,32 1950 = 150,8 тыс. руб.

Для производства такого же количества чугуна требуется 193,3 · 1,020 = =197,17 т агломерата. Цена 1 т агломерата составляет в среднем 789 руб.

Экономия денежных средств за счет агломерата составит 197,7 · 780 = =153,8 тыс. руб.

Таким образом, при использовании стали марки 10Г2ФБЮ для производства труб большого диаметра осуществляется экономия металла. Следовательно, происходит экономия лома и чугуна при производстве стали в кислородном конвертере. Уменьшение расхода чугуна ведет к снижению расхода концентрата, руды, окатышей, агломерата, природного газа и кокса при производстве чугуна в доменной печи. Сокращение расхода кокса связано с меньшей потребностью в добыче коксующихся углей, что является важным мероприятием, особенно в условиях их дефицита. Вышеперечисленные факторы обусловлены не только экономическими соображениями, но и экологическими. При сокращении расхода стали и чугуна уменьшается выход шлаков. Это ведет к меньшим затратам на их переработку и утилизацию, а также к уменьшению площадей, занимаемых шлаковыми отвалами, а следовательно, к улучшению экологической обстановки. В таблице 19 приведены удельные выбросы в атмосферу ОАО “Северсталь”.

Таблица 19 - Удельные выбросы в атмосферу ОАО “Северсталь”, кг/т продукции

Производство	Удельные выбросы	Сумма
	Твердые частицы	СО	NOx	SO2
Коксохимическое	1,1	6,7	0,6	0,76	9,16
Агломерационное	2,0	30,3	0,6	2,1	35
Доменное	0,8	2,4	0,08	0,11	3,39
Конвертерное	0,9	5,6	0,06	0,06	6,62

В таблице 20 показано сокращение выбросов в атмосферу при производстве стали марки 10Г2ФБЮ.

Таблица 20 - Сокращение выбросов в атмосферу, кг

Производство	Удельные выбросы	Сумма
	Твердые частицы	СО	NOx	SO2
Коксохимическое	85,05	518,04	46,39	58,76	708,24
Агломерационное	394,34	5974,25	118,3	414,06	6900,95
Доменное	154,64	463,92	15,46	21,26	655,28
Конвертерное	217,48	1353,18	14,50	14,50	1599,66
Итого	851,51	8309,39	194,65	508,58	9864,13

Производство стали марки 10Г2ФБЮ для изготовления труб диаметром 1420 мм и длиной 18 м на 1 км трубопровода в сравнении со сталью марки 09Г2С ведет к уменьшению выбросов вредных веществ в атмосферу на 9,864 т.

В данном случае происходит уменьшение вредного воздействия агломерационного, коксохимического, доменного и конвертерного производства на окружающую природную среду, что свою очередь приводит к улучшению экологической обстановки и к уменьшению штрафов за выбросы. Таким образом, как с экономической, так и с экологической точки зрения производство труб большого диаметра из стали марки 10Г2ФБЮ является целесообразным.

4. Расчеты, связанные с использованием конвертерных шлаков

4.1 Расчеты по использование конвертерного шлака в агломерационном производстве

Рассмотрим варианты применения конвертерного шлака в агломерационном производстве. Расчеты произведем при помощи компьютерной программы “Расчет агломерационной шихты”.

Химический состав компонентов агломерационной шихты для всех вариантов приведен в таблице 21 /18/.

Таблица 21 - Химический состав железорудной части, флюсующей части и топливной части аглошихты, масс. доля, %

Элемен-ты	Концентрат Ковдорский	Концентрат Оленегор- ский	Окали- на	Колош- никовая пыль	Извест- няк	Коксик	Конвертер- ный шлак
FeO	24	27,6	60,7	9,9	-	-	16,91
Fe2O3	64,6	62,8

Подобные документы

• Технико-экономическая характеристика отдельных способов производства стали

  Основные способы производства стали. Конвертерный способ. Мартеновский способ. Электросталеплавильный способ. Разливка стали. Пути повышения качества стали. Обработка жидкого металла вне сталеплавильного агрегата. Производство стали в вакуумных печах.
  
  курсовая работа [1,5 M], добавлен 02.01.2005
  

• Разработка технологии электрошлакового переплава сплава марки ЭИ 961

  Структура, химический состав и назначение стали марки ЭИ 961. Выплавка металла в мартеновской, электродуговой и индукционных печах. Технология электрошлакового переплава стали и контроль качества слитков. Требования к расходуемым электродам и флюсам.
  
  дипломная работа [315,7 K], добавлен 07.07.2014
  

• Технология производства проката из стали

  Технологический процесс производства проката из стали 20 на стане 2850. Контроль качества продукции. Возможные способы нарушения технологического режима и способы борьбы с нарушениями. Возможные направления модернизации технологии получения из стали 20.
  
  дипломная работа [2,5 M], добавлен 15.05.2019
  

• Упрочнение низколегированной стали

  Механизмы упрочнения низколегированной стали марки HC420LA. Дисперсионное твердение. Технология производства. Механические свойства высокопрочной низколегированной стали исследуемой марки. Рекомендованный химический состав. Параметры и свойства стали.
  
  контрольная работа [857,4 K], добавлен 16.08.2014
  

• Перспективные методы производства стали

  Классификация и маркировка стали. Характеристика способов производства стали. Основы технологии выплавки стали в мартеновских, дуговых и индукционных печах. Универсальный агрегат "Conarc". Отечественные агрегаты ковш-печь для внепечной обработки стали.
  
  курсовая работа [2,1 M], добавлен 11.08.2012
  

• Разработать технологическую схему производства стали марки 35Г2 и определить основные техникоэкономические показатели производства

  Разработкаь технологической схемы производства стали марки 35Г2. Характеристика марки стали 35Г2. Анализ состава чугуна, внедоменная обработка чугуна. Определение максимально воможной доли лома. Продувка. Внепечная обработка. Разливка.
  
  курсовая работа [21,7 K], добавлен 28.02.2007
  

• Производство рельсовой стали

  Характеристика рельсовой стали - углеродистой легированной стали, которая легируется кремнием и марганцем. Химический состав и требования к качеству рельсовой стали. Технология производства. Анализ производства рельсовой стали с применением модификаторов.
  
  реферат [1022,5 K], добавлен 12.10.2016
  

• Разработка технологии выплавки, внепечной обработки и разливки заданной марки стали

  Характеристика заданной марки стали и выбор сталеплавильного агрегата. Выплавка стали в кислородном конвертере. Материальный и тепловой баланс конвертерной операции. Внепечная обработка стали. Расчет раскисления и дегазации стали при вакуумной обработке.
  
  учебное пособие [536,2 K], добавлен 01.11.2012
  

• Разработка технологии выплавки и разливки стали марки 08ПС

  Физико-химические расчет по равновесию C-O, C-FeO. Растворимость азота и водорода в металле по стадиям технологического процесса. Расчет степени дефосфорации и десульфурации стали. Оценка себестоимости жидкой стали и точки безубыточности ее производства.
  
  презентация [144,4 K], добавлен 24.03.2019
  

• Организация производства на Магнитогорском металлургическом комбинате в электросталеплавильном цехе

  История развития выплавки стали в дуговых электропечах. Технология плавки стали на свежей углеродистой шихте с окислением. Выплавка стали в двухванном сталеплавильном агрегате. Внеагрегатная обработка металла в цехе. Разливка стали на сортовых МНЛЗ.
  
  отчет по практике [86,2 K], добавлен 10.03.2011
  

• главная
• рубрики
• по алфавиту
• вернуться в начало страницы
• вернуться к началу текста
• вернуться к подобным работам