1,50

3,00

2,00

0,50

0,05

0,02

кг

150

139,17

2,25

4,50

3,00

0,75

0,075

0,03

На границе шлака с воздухом протекает реакция:

(S^-2) + {O₂} > {SO₂}^,

По данной реакции окисляется примерно 70% серы или:

m'_S = (m_S + m_{S исх.фл}) · 70 / 100, (54)

где m_{S исх фл.} ? количество серы в исходном шлаке, кг;

m_S ? количество серы, перешедшей из металла в шлак, кг.

m'_S = (0,15 + 0,075) · 70 / 100 = 0,158.

Остается серы во флюсе:

Дm_{S фл} = (m_S + m_{S исх.фл}) ? m'_S, (55)

Дm_{S фл} = (0,15+ 0,075) ? 0,158 = 0,067 кг.

Для окисления серы потребуется кислорода:

m_О = m'_S · 32 / 64,

m_O = 0,158 • 32/64 = 0,079 кг.

В атмосферу улетучится SO_2:

m_SO2 = m'_S + m_О, (56)

m_SO2 = 0,158 + 0,079 = 0,237 кг

По реакции (CaO) + [FeS] = (CaS) + (FeO) образуется:

m_СаS = m'_S · 72 / 32 = 0,158·72 / 32 = 0,356 кг.

m_СаО = m_СаS · 112 / 144 = 0,356·112 / 144 = 0,277 кг.

Содержание кремнезема во флюсе m_SiO2 = 3,00 кг.

В системе CaF₂ - SiO₂ протекает реакция:

2 (CaF₂) + (SiO₂) = 2 (CaO) + {SiF₄}^,

по которой окисляется примерно 20% SiO₂:

m'_SiO2 = (m_{SiO2 исх.фл.} + m_{SiO2 уг.})/5, (57)

m'_SiO2 = (3,0 + 3,0) / 5 = 1,20 кг,

где m_{SiO2 исх.фл.} ? количество SiO₂ в исходном флюсе.

Во флюсе останется:

Дm_{SiO2 фл.} = (m_{SiO2 исх.фл.} + m_{SiO2 уг.}) ? m'_SiO2, (58)

Дm_{SiO2 фл} = (3,0 + 3,0) - 1,2 = 4,8 кг.

При протекании реакции расходуется:

m_CaF2 = (m_{SiO2 исх.фл.} + m_{SiO2 уг.}) · 156 / 300

m_CaF2 = (3,0 + 3,0) · 156 / 300 = 3,12 кг.

Образуется СаО:

m_СаО = (m_{SiO2 исх.фл.} + m_{SiO2 уг.}) · 112 / 300

m_СаО = (3,0 + 3,0) · 112 / 300 = 2,24 кг.

По реакции: 3 (CaF₂) + (Al₂O₃) = 3CaO + 2 {AlF₃}^, окисляется примерно 10% Al₂O₃, или:

m'_Al2O3 = m_{Al2O3 исх.фл.} / 10, (59)

m'_Al2O3 = 2,25 / 10 = 0,225 кг.

Во флюсе останется:

Дm_{Al2O3 фл.} = m_{Al2O3 исх.фл.} - m'_Al2O3, (60)

Дm_{Al2O3 фл.} = 2,25 - 0,225 = 2,025 кг.

При протекании реакции образуется СаО:

m_СаО = m'_Al2O3 · 108 / 102 = 0,225 · 108 / 102 = 0,238 кг.

При этом расходуется СаF₂:

m_CaF2 = m'_Al2O3 · 234 / 102 = 0,225· 234 / 102 = 0,516 кг.

Составляем таблицу состава конечного шлака:

Таблица 11. Состав флюса после электрошлакового переплава

Материальный баланс всей плавки представлен в таблице 12.

Таблица 12. Материальный баланс плавки

Невязка: ((3169,08 - 3167,671) /3169,08) · 100 = 0,04% [7].

6. Требования к дальнейшему переделу

В дальнейшем металл поступает на вакуумнодуговой переплав. Следовательно, к слиткам, поступающим на данный переплав, предъявляются следующие требования:

1. Для ВДП применяются кованные, катаные электроды или специальные кристаллизаторы установок ЭШП.

2. На электродах, поступающих на ВДП, не должно быть остатков жидкого стекла. При наличии на торце электрода трещин или остатков усадочной раковины (но не более 10% диаметра электрода), они должны подвергаться прокаливанию при температуре 350…400?С в течение 3 часов.

3. Поверхность электродов должна быть обточена и зачищена. Глубина местных выточек не должна превышать 10% диаметра электрода.

4. На поверхности электрода допускаются продольные трещины шириной до 3 мм, шлифовочные трещины, отдельные свищи, мелкие (до 3 мм) поверхностные дефекты и торцевые трещины протяженностью до 100 мм.

5. Кривизна электродов не должна превышать 5 мм на погонный метр длины электрода и 20 мм - на всю его длину [2].

Заключение

Промышленный потенциал России позволяет осуществлять в широких масштабах строительство самолетов, морских судов, производства авиационных двигателей, турбин для современных энергоустановок и т.д. Для этого необходимы материалы, которые можно получить только специальными методами.

Имеющееся на заводах качественной металлургии России оборудование для выплавки и переплава металла специальными методами и накопленный технологический опыт позволяют производить весь спектр сплавов и сталей для современной промышленности.

В данном курсовом проекте разработана технология электрошлакового переплава шарикоподшипниковой стали ШХ15СГ, произведен выбор оборудования и рассчитаны технологические параметры электрошлакового переплава.

Эффективность процесса электрошлакового переплава во многом зависит от технологии и особенно конечного раскисления исходного металла, а также состава флюса, скорости наплавления и некоторых других параметров электрошлакового переплава.

Среди новых рафинирующих переплавов электрошлаковый переплав получил наибольшее развитие благодаря несложности необходимого оборудования и высокого качества переплавленного металла при относительно небольших затратах на переделе. Направленная кристаллизация слитка в сочетании с рафинированием металла шлаком позволили повысить такие качественные характеристики стали, как плотность и однородность структуры, чистота по неметаллическим включениям и газам, пластические свойства, особенно в поперечном направлении [3].

Библиографический список

1. Глебов А.Г. Электрошлаковый переплав: учебник для вузов / А.Г. Глебов, Е.И. Мошкевич. - М.: Металлургия, 1985. - 343 с.

2. ГОСТ 801-78

3. Воинов С.Г., Шалимов А.Г. Шарикоподшипниковая сталь. - М.: Металлургиздат, 1962. - 480 с.

4. Технологические инструкции ОАО ЗМЗ - ЭШП Электрошлаковый переплав стали и сплавов. Златоуст. 2001. - 45 с.

5. Лисиенко В.Г. Оборудование промышленных предприятий. Том 2: учебник для вузов / В.Г. Лисиенко, Я.М. Селоков, Н.Г. Ладыгичев. - М.: Теплотехник, 2005. - 202 с.

6. Егоров А.В. Расчёт мощности и параметров электроплавильных печей: учебное пособие для вузов / А.В. Егоров. - М.: МИСИС, 2000. - 272 с.

7. Вачугов Г.А. Расчёт электрошлаковых установок для производства сталей и сплавов: учебное пособие / Г.А. Вачугов. - Челябинск: Изд. ЧПИ, 1978. - 32 с.

8. Чуманов В.И. Технология электрошлакового переплава: учебное пособие / В.И. Чуманов. - Челябинск: Изд-во ЮУрГУ, 1999. - 243 с.

Размещено на Allbest.ru