Расчет основных параметров обработки стали

Расчёт раскисления и легирования

Расчет необходимого количества раскислителей проводится на среднезаданное, предусмотренное ГОСТом содержание соответствующих элементов в той или иной марке готовой стали.

В таблице 3 приведен химический состав стали 15Х.

Таблица 3 – Химический состав стали

Наименование материала	Содержание элементов, %
C	Mn	Si	P	S	Al	Cr	Ni	Cu
Готовая сталь 15Х 4543-71	0,12-0,18	0,40-0,70	0,17- 0,37	Не более 0,035	Не более 0,035	0,02-0,04	0,70- 1,00	до 0,30	до 0,30

Для данного расчета при выплавке стали марки 15Х принят следующий угар элементов раскислителей: углерода − 20 %; марганца − 17%; алюминия – 80%, хрома-15%, кремния-20%.

В таблице 4 приведен принятый состав ферросплавов.

Таблица 4 - Состав примененных ферросплавов

Ферросплав	Марка	Содержание элементов, %
C	Mn	Si	Cr	S	P	Fe	Al
Ферромарганец	ФМн 88	2,0	88,0	-	-	0,02	0,1	6,88	-
Алюминий		-	-	-	-	-	-	-
Ферросилиций	ФС75	0,1	0,4	75,0	-	0,02	0,05	24,43	-
Феррохром	ФХ200	2,0	-	1,5		0,02	0,03	26,45	-

Среднезаданное содержание элементов в рассчитываемой стали 15Х принято равным: [Мn]=0,55%, [Al]=0,030, [Si]=0,27%, [Cr]=0,85.

Необходимое количество каждого ферросплава определяется по формуле:

где М_ст. – выход жидкой стали в конце продувки, кг;

[%Э]_г.ст. −содержание соответствующего элемента в готовой стали, %;
[%Э]_{пер.раск.} – содержание соответствующего элемента перед раскислением, %

[%Э]_{ферроспл.}–содержание соответствующего элемента в ферросплаве,%.

М_FeMn = 0,415 кг.

M_Al= 0,138кг

M_FeSi= 0,413кг

M_FeCr= 1,312кг

Общий расход раскислителей составит:

0,415+0,138+0,413+1,312=2,278 кг

Расчёт процесса десульфурации стали в ковше

Расчет процесса десульфурации cтaлu в ковше ТШС

Химический состав ТШС:

СаО = 60 %

SiO₂= 10 %

Al₂O₃= 24 %

MgO= 6%

Расход ТШС 5 кг/т стали.

Принимаем, что в ковш попадает 1,5кг/т печного шлака

Таблица 5 – Состав печного шлака

СаО	MnO	MgO	SiO2	А12О3
66,0 %	4,0 %	6,0 %	21,0%	3,0%

Таблица 6 – Количество оксидов образующихся при раскислении стали

Элемент	Концентрация в стали %	Угар элементов	Введено в сталь с учётом угара, %	Образуется оксидов, кг
Mn	0,55	0,112651	0,662650602	1,45421687
Al	0,03	0,12	0,15	2,26666667
Si	0,27	0,0675	0,3375	1,44642857
Cr	0,85	0,15		2,19230769
ИТОГО	7,3596198

Таблица 7 - Изменение состава рафинировочного шлака

Материал	Кол-во	Состав, кг
СаО	А12О3	SiO2	MgO	MnO	Cr2О3
ТШС			1,2	0,5	0,3
Оксиды	7,3596		2,26666	1,4464		1,4542168	2,1923076
Печной шлак	1,5	0,99	0,045	0,315	0,09	0,06
Футеровка ковша	0,2	0,01			0,19
Итого	14,059		3,51166	2,2614	0,58	1,5142168	2,1923076
Состав конечного рафинировочного шлака		28,450	24,9769	16,084	4,125289	10,769970	15,592937

Выполним расчет коэффициента распределения серы Ls.

где (СаО), (Аl₂О₃), (SiO₂), (MgO) - химический состав рафинировочного шлака в конце обработки. %;

f_s - коэффициент активности серы, растворенной в металле, принимается f_s =1, по этому lgf_s =0;

Т - температура металла, 1903 К;

- активность кислорода.

2[Al]+ 3[O] = Al₂O₃

Константа этой реакции будет равна = 10^-14, следовательно активность кислорода определим по формуле:

,

= -3,65

Тогда коэффициент распределения серы будет равен:

1,73855493

тогда,

=54,7715371

где - коэффициент кратности шлака .

Определим конечное содержание серы в металле после обработки твердой шлакообразующей смесью