Специальные стали

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС» НОВОТРОИЦКИЙ ФИЛИАЛ

ФАКУЛЬТЕТ Заочного обучения

КАФЕДРА Металлургических технологий

Контрольная работа

по дисциплине: «Специальные стали»

Вариант № 5

СПЕЦИАЛЬНОСТЬ 150101

Металлургия черных металлов

Выполнил: студент гр МЧМ-05-52з

Даниленко А.С.

Поверил: Заводяный А.В.

г. Новотроицк 2010

1.РАСЧЕТ ШИХТЫ ДЛЯ ФАСОННОГО СТАЛЬНОГО ЛИТЬЯ

Задание. Рассчитать шихту для выплавки стали 20Х18Н19М3ТЛ в дуговой электропечи ДСП-5 с основной футеровкой. Выход годного литья составляет 58 %. Для расчета принимаем следующие средние значения химических элементов, входящих в состав стали 20Х18Н19М3ТЛ, %: С = 0,20; Si = 0,60; Mn = 1,50; Сг = 17,50; Ni = 19,00; Мо = 3,50; Ti = 0,70; S ? 0,030; P ? 0,035.Выбор компонентов шихты и последовательность их загрузки

Сталь выплавляется на основе возврата собственного производства стального лома и передельного чугуна. Для введения легирующих элементов используются ферро-хром, никель, ферромолибден и ферротитан. Для раскисления применяют ферромарганец, ферросилиций и алюминий. Сталь выплавляется по полному технологическому процессу с окислением. Последовательность ввода компонентов шихты в печь такова: возврат, стальной лом, чугун и никель - в металлозавалку; ферромолибден - в ванну в период кипения; ферромарганец и ферросилиций - в начале восстановительного периода; феррохром - после предварительного раскисления; ферротитан - перед выпуском стали; алюминий - в ковш перед выпуском стали.

Угар элементов

В расчете принят следующий угар элементов, %:

* в процессе расплавления и окисления расплава из компонентов шихты - С = 15 (до начала кипения); Si = 100; Mn = 80; Р = 60; S = 45; Сг = 30; Ni = 3; Мо = 6; Ti = 100;

* в процессе растворения ферросплавов в жидкой стали - С = 35; Si = 15; Mn = 10; Р = 25; S = 45; Сr = 8; Ni = 0; Мо = 3; Ti = 50;

* в процессе раскисления стали - Mn = 18; Si = 15; Al = 60.

Содержание возврата собственного производства в шихте (1), %:

 В = 100 - ВГ, (1)

где ВГ - выход годного литья, %.

В = 100 - 58 = 42.

Содержание легирующих элементов (2), вносимых возвратом в шихту, %:

Э_м=Э_в*В/100, (2)

где Э_в - содержание элемента в возврате, %.

Сr_лв = 17,50 x 42/100 = 7,35; Мо_лв = 3,50 x 42/100 = 1,47;

Ni_лв = 19,00 x 42/100 = 7,98; Ti_лв = 0,70 x 42/100 = 0,29.

Содержание легирующих элементов, вносимых возвратом в жидкий металл к концу окислительного периода (3), %:

Э_ло=Э_дв*(100-У)/100, (3)

где У - угар элемента в процессе выплавки стали, % (см. табл. 12).

Cr_ло= 7,35*(100-30)/100=5,14; Mo_ло= 1,47*(100-6)/100=1,38;

Ni_ло= 7,98 *(100-3)/100=7,74; Ti_ло=0,29*(100-100)/100=0

Расход ферросплавов (4), %:

Ф=(Э_о-Э_ло)*10000/Э_ф*(100-У) (4)

Ф_Х015Б=10000*(17,5-5,14)/65*(100-8)=20,66;

Н₁=10000*(19-7,74)/99,5*(100-3)=11,67;

Ф_Мо58=10000*(3,5-1,38)/58*(100-3)=3,77;

Ф_Ти35=10000*(0,7-0)/35*(100-50)=4.

Содержание углерода в стали перед раскислением (5), %:

С_м=С_о-С_ф*Ф/100? (5)

где С_о - требуемое содержание углерода в металле отливки %; С_ф - содержание углерода в легирующей присадке, вводимой в сталь после ее раскисления, %;

С_м = 0,20 - 0,02 x 11,67/100 = 0,20.

Требуемое содержание углерода в шихте (6), %:

С_ш=(С_ш*У_с)/100+V_к*ф_к+С_м (6)

С_ш = 15/100 x С_ш + 0,006 x 70 + 0,20.

С_ш = 0,73.

Содержание стального лома и чугуна в шихте (7), %:

В+Л+Ч+Ф=100 (7)

С_в*В/100+С_л*Л/100+С_ч*Ч/100+С_Ф* Ф/100=С_{ш ,}

где В, Л, Ч - содержание в шихте соответственно возврата, стального лома и чугуна, %; Ф - содержание легирующих компонентов, вводимых в шихту или жидкую сталь до ее раскисления, % (см. (4)); С_в, С_л, С_ч, С_ф - содержание углерода в соответствующих компонентах шихты, %.

В+Л+Ч+Н₁+ Ф_Х015Б + Ф_Мо58 + Ф_Ти35=100

С_в*В/100+С_л*Л/100+С_ч*Ч/100+С_Н1*Н₁/100+С_ФХ015Б * Ф_Х015Б/100+С_ФМо58* . Ф_Мо58/100+С_ФТи35* Ф_Ти35/100=С_ш

42+Л+Ч+11,67+20,66+3,77+4=100

0,2*42/100+0,3*Л/100+3,8*Ч/100+0,02*11,67/100+0,15*20,66/100+0,08*

*3,77/100+0,1*4/100=0,73

Л+Ч=17,9

0,003*Л+0,038*Ч=0,4205

Л=7,42

Ч=10,48

Материальный баланс основных компонентов шихты для выплавки стали 20Х18Н19МЗТЛ в дуговой электропечи ДСП-5 номинальной вместимостью 5 т (8), кг:

Q_к=(Q*Ф)/100, (8)

где Q - масса садки печи, кг.

Q_В = 5000 x 42/100 = 2100;

Q_Л = 5000 x 7,42/100 = 371;

Q_Ч = 5000 x 10,48/100 = 524;

Q_Н1 = 5000 x 11,67/100 = 583,5;

Q_ФМо58 = 5000 x 3,77/100 = 188,5;

Q_ФХО15Б = 5000 x 20,66/100 = 1033;

Q_ФТи35 = 5000 x 4/100 = 200;

Всего: 5000.

Содержание нелегирующих элементов в шихте (9), %:

Э_н=Э_ф*Ф/100, (9)

где Э_ф - содержание нелегирующего элемента в компоненте.

* в компонентах, вводимых до раскисления стали:

Si_ш = 0,60x42/100 + 0,30x7,42/100 + 0,80x10,48/100 + 0,01x11,67/100= 0,359;

Mn_ш = 1,5x42/100 + 0,60x7,42/100 + 0,80x10,48/100 = 0,76;

Р_ш = 0,035x42/100 + 0,06x7,42/100 + 0,30x10,48/100 = 0,05;

S_ш = 0,030x42/100 + 0,06x7,42/100 + 0,05x10,48/100 + 0,001x11,67/100 = 0,0223;

* в компонентах, вводимых после раскисления стали:

Si_р = 1,60x20,66/100 + 5,00x4/100 + 1,0x3,77/100 = 0,57;

Р_р = 0,05x20,66/100 + 0,07x4/100 + 0,05x3,77/100 = 0,015;

S_р = 0,03x20,66/100 + 0,05x4/100 + 0,12x3,77/100 = 0,012;

Содержание не легирующих элементов в жидкой стали (10), %:

Э_нж=Э_н*(100-У)/100 (10)

* вносимых компонентами шихты до раскисления стали: Mn_ж=0,76*(100-75)/100=0,19;

S_ж=0,022*(100-45)/100=0,012.

* вносимых компонентами шихты после раскисления стали:

Si_м=0,57*(100-15)/100=0,48; P_м=0,015*(100-25)/100=0,012;

S_м=0,012*(100-45)/100=0,007.

Расход раскислителей (11), %:

фасонное литье шихта сталь

Ф_р=((Э_о-Э_др-Э_пр)*10000)/(Э_р*(100-У_р)), (11)

где Э_о - содержание раскисляющего элемента в металле отливки; Э_др - содержание раскисляющего элемента в стали до раскисления; Э_пр - количество раскисляющего элемента, вносимое другими присадками в сталь после ее раскисления; Э_р - содержание раскисляющего элемента в раскислителе (ферросплаве); У_р - угар раскисляющего элемента в процессе раскисления стали (табл. 12). Для алюминия практически полностью выгорающего в ходе плавки, расчет количества необходимого для раскисления можно выполнить по формуле, %

Ф_р=(0,05*10000)/(Э_р*(100-У_р)), (11.1)

ФМн05=10000*(1,5-0,19)/(85(100-18))=1,88;

ФС45=10000*(0,6-0,012-0,48)/(45(100-15))=0,28;

АВ88=(0,05*10000)/(88(100-60))=0,14.

Материальный баланс раскислителей (8), кг;

Q_ФМн05 = 5000 x 1,88/100 = 94;

Q_ФС45 = 5000 x 0,28/100 = 14;

Q_АВ88 = 5000 x 0,14/100 = 7.

Расход неметаллических присадок (8), кг:

Q_и = 5000 x 5,50/100 = 275;

Q_пш = 5000 x 0,20/100 = 10;

Q_жр = 5000 x 7,00/100 = 350.

Проверка расчета шихты (13). %:

Э_о=Э_в*В*(100-У)/100+Э_ф*Ф*(100-У)/100, (13)

Cr[16…19]= 17,5*0,42*0,7+65*0,2066*0,92=17,5;

Ni[18…20]=19*0,42*0,97+99,5*0,1167*0,97=19;

Mo[3…4]=3,5*0,42*0,94+58,00*0,0377*0,97=3,5;

Ti[0,6…0,8]= 0,7*0,42*0+35,00*0,04*0,5=0,7.

Содержание фосфора и серы (12),(12.1), %:

Р_м=Р+Р' (12)

S_м=S+S' (12.1)

где P и S - содержание соответственно фосфора и серы после дефосфорации и десульфурации стали; Р' и S' - количество соответственно фосфора и серы, вносимое в сталь компонентами в восстановительный период.

Р_м = 0,015 + 0,012 = 0,027; S_м = 0,012 + 0,007 = 0,019.

Содержание фосфора и серы находится в пределах допустимых норм.

Размещено на Allbest.ru