Практическая работа

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ

РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ

ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ

«Московский политехнический университет»

(МОСКОВСКИЙ ПОЛИТЕХ)

Кафедра «Металлургия»

Практическая работа № 2

«______________________________________»

по теме: «Производство стали в печах ДСП»

Студент группы ___216-251_____ Мокиевский М.С.

Защита работы «____» ___________20___ г.

______________________ Проверил: к.т.н., доц. Шульгин А.В.

Москва 2022

Задание на практическую работу №3

1. Приведите описание производства стали в печах ДСП. Укажите основные элементы конструкции печей ДСП и приведите принцип ее работы.

Первым периодом плавки является расплавление шихты. Электроды опускают, они касаются шихты и приподнимаются; между их концами и металлом зажигаются дуги. Металл под электродами нагревается, начинает плавиться и каплями стекать на дно ванны. В шихте образуется выемка, а затем «колодец», в который по мере его проплавления опускается электрод. Этот процесс длится, пока электрод не доходит до лужи расплавленного металла на подине; затем шихта стенок колодцев начинает подправляться, колодцы расширяются, уровень расплавленного металла в ванне, а с ним и электроды начинают подниматься, пока вся шихта не расплавится. Это очень беспокойный, неустойчивый период плавки, так как окруженная холодной шихтой дуга очень коротка (2–3 см) и неустойчива, подправляемые дугой стенки колодцев обрушиваются, падают на электрод и вызывают короткие замыкания. В то же время период расплавления желательно провести как можно быстрее, на максимальной мощности, так как от времени расплавления зависит как производительность ДСП, так и ее КПД. Этот период можно проводить на максимальном напряжении, так как дуги окружены холодным металлом, защищающим футеровку стен и свода от их излучения. В период окисления металл расплавлен и покрыт шлаком, дуга длиннее (5–10 см), режим спокойнее, излучение дуг на футеровку больше, и поэтому приходится снижать мощность и напряжение на 15–20%. В период рафинирования металли стены очень горячие, дуги еще более удлиняются (до 20–30 см) и сильно излучают теплоту на футеровку, которая нагревается до предельной для материала температуры, поэтому напряжение снижают до 50–60% номинального. Потребность в энергии также сильно падает, мощность печи снижают до 30–50% номинальной. Кроме того, следует отметить, что ДСП является крупным и весьма неприятным для энергосистемы потребителем. Она, как правило, работает с низким коэффициентом мощности (0,8—0,7); дуга генерирует высокочастотные колебания, нежелательные для других потребителей, мощность, потребляемая из сети, меняется в течение плавки в широких пределах; электрический режим печи, особенно в начальный период, отличается частыми короткими замыканиями и обрывами дуги.

1. Какие химические реакции происходят в период работы Печи ДСП. За счет каких процессов происходит выплавка стали в печи ДСП. Приведите основные схемы Печей ДСП.

• высокая температура метал­ла, так как эта реакция эндотермична. Кроме того, высокая темпе­ратура нужна для уменьшения вязкости металла и шлака, что повышает скорость диффузии сернистого железа в шлак, где оно связывает­ся известью.

• наличие в шлаке достаточно­го количества извести, обеспечиваю­щего удаление серы из металла по уравнению FeS + CaO = FeO + CaS, и восстановителей, например угле­рода, восстанавливающего железо по уравнению FeO + C = Fe + CO.

Обе эти реакции дают суммарную FeS + CaO + C = CaS + Fe + CO, яв­ляющуюся необратимой, так как СО в виде газа удаляется из шлака.

• наличие в печи восстанови­тельной атмосферы, так как в оки­слительной атмосфере невозможно добиться удовлетворительного рас­кисления металла и шлака.

1. Какие недостатки и достоинства имеет способ производство стали в печах ДСП. В чем главное отличие производства стали в печах ДСП от конверторного производства.

Достоинства

Основные достоинства дуговых печей, позволяющих выплавлять такие стали, заключаются в возможности: - Быстро нагреть металл, благодаря чему в печь можно вводить большие количества легирующих добавок. - Иметь в печи восстановительную атмосферу и безокислительные шлаки (в восстановительный период плавки), что обеспечивает малый угар вводимых в печь легирующих элементов.

Недостатки

К недостаткам ДСП относятся: неравномерность температуры расплава; неравномерный и повышенный угар элементов; высокий расход огнеупоров и электродов; отсутствие принудительного перемешивания металла; низкий КПД при перегреве (не более 20 %); неудовлетворительные санитарно-гигиенические условия в рабочей зоне.

Объём полости кислородного конвертера гораздо больше, чем внутренний объём ванны дуговой сталеплавильной печи (ДСП). Глубина внутренней полости больше высоты спокойной ванны в 5-7 раз. Это даёт возможность осуществить значительный подъём металла при вспенивании углекислым газом. Становится возможным вести резкое окисление углерода методом продувки кислородом при существенных расходах кислорода, в то же время, минимизировав потери металла с выбросами и выносами.

Высота края рабочего окна в кислородном конвертере значительно больше, чем в ванне дуговой сталеплавильной печи. Уровень ванны без протечек жидкого металла и шлаков не может превышать этот порог, что ограничивает подъём металла при насыщении кислородом с последующим возникновением пузырьков углекислого газа.

Кислородный конвертер и ванна ДСП имеют отличия в отношении спокойной поверхности ванны и края рабочего окна к массе загружаемого металла. Из-за пологих откосов в ДСП удельная поверхность её ванны больше. Это позволяет качественнее проводить такие процессы на поверхности металла и шлака, как диффузионное (экстракционное) раскисление, осаждающее раскисление, десульфурацию стали и другие.

Особенности предназначаемой для плавки шихты характеризуются способностью проведения окислительных процессов в ДСП или кислородных конвертерах. Шихта, предназначаемая для плавки в кислородном конвертере, обычно содержит в себе большое количество жидкого чугуна (75-77 процентов), отличающегося наличием высокого процента углерода, и других подлежащих окислению элементов. Шихта дуговой печи главным образом слагается из стального лома (скрапа), который должен содержать небольшое количество углерода и других примесей. Шихту можно загрузить в один или два подхода. Стоит отметить, что значительный объём ванны дуговой сталеплавильной печи может занимать шихта в твёрдом состоянии.