ШХ15СГ плавка на окатышах аргонокислородное рафинирование 100 т на печь

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ

Государственное образовательное  учреждение высшего                  профессионального образования

НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ  ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

«МОСКОВСКИЙ ИНСТИТУТ СТАЛИ  И СПЛАВОВ»

ИНСТИТУТ ЭКОНОМИКИ И УПРАВЛЕНИЯ ПРОМЫШЛЕННЫМИ ПРЕДПРИЯТИЯМИ

 

 

                       Курсовая работа

          по курсу металлургия стали

 

                                    На тему:

ШХ15СГ плавка на окатышах аргонокислородное           рафинирование 100 т на печь

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                                                Выполнила:

 

Маймескул Виктория

                                                                                                     Гр. МЭ-10-1

 

Проверила:

Лысенкова Е.В.

 

 

 

 

Москва 2013г.

 

                                                Содержание:

Введение…………………………………………………………..………………………..….…2

Глава 1. Описание шарикоподшипниковой стали.

Назначение марки стали 12Х8ВФ …………………………………………………..……...3

Состав стали и ее свойства……………………………………………………………...……....6

Глава 2. Оборудование для  выплавки стали………………………………………….....…7

ДСП……………………………………………………………….……………………..…….....7

Агрегат внепечной обработки……………………………..………………….……………......9

Разливка стали………………………………………………………………………….………10

Глава 3. Технология выплавки ………………………………………………………….….12

Блок-схема процесса производства стали 12Х8ВФ ……………………...……………....12

Расчет металлошихты……………………………………………………………….………….13

Расчет расхода ферросплавов и технологических газов……………………………..……....14

Глава 4. Экономический расчет себестоимости стали………………………..…..……...16

Заключение…………………………………………………………………….…………..…..17

Использованная литература…………………………………………………….………..…18

 

 

 

 

 

 

 

Введение

         Дуговая сталеплавильная печь — электрическая плавильная печь, в которой используется тепловой эффект электрической дуги для плавки металлов и других материалов.

Аргонокислородная продувка стали  в металлургии - влияние продувки металла инертным газом на уменьшение парциального давления монооксида углерода, образующегося при окислении углерода, использовано при разработке такого процесса, как аргонокислородное обезуглероживание или аргонокислородное рафинирование (АКР) с целью получать более высококачественную сталь и изготавливать из нее качественный металлопрокат.

         Для осуществления процесса аргонокислородного рафинирования создан агрегат, обычно именуемый AOD-конвертер . Конструкция фурм для подачи смеси аргона и кислорода позволяет в широких пределах регулировать соотношение O2:Ar; при этом соответственно меняется окислительный потенциал вдуваемой газовой смеси, вплоть до продувки одним аргоном (обычно в заключительной стадии плавки). Если при этом продувку вести под высокоосновным шлаком, обеспечивается также эффективная десульфурация расплава, что также способствует повышению качества металлопроката и металлопродукции.

          Данная курсовая работа предназначена  для освещения технологии производства  стали ШХ15СГ  плавки на окатышах  аргонокислородным рафинированием 100 т на печь.

В 1 главе настоящей курсовой работы приведены теоретические  параметры данной марки стали, а  также конструкции и технологии применяемых для ее выплавки агрегатов.

Во 2 главе приведен технологический  расчет, включающий расчет шихтовых материалов, а также калькуляцию себестоимости  стали ШХ15СГ.

 

 

Глава I. Описание шарикоподшипниковой стали.

Шарикоподшипниковые стали применяют главным образом для изготовления шариков, роликов и колец подшипников. Но номенклатура марок стали данного вида достаточно широка. Это объясняется разнообразием требований к эксплуатационным свойствам подшипников со стороны традиционных, а также новых отраслей промышленности и сельского хозяйства.

Наиболее распространённые подшипниковые высокоуглеродистые стали можно классифицировать следующим  образом:

• стали для подшипников, работающих в обычных условиях (хромистая, хромистая с добавкой молибдена, хромомарганцевокремнистая, хромомарганцевая с добавкой молибдена);
• стали для подшипников, работающих в агрессивных средах и при повышенной температуре (коррозионно-стойкая, теплостойкая) [1].

К первым относятся стали  марок ШХ15, ШХ15СГ, ШХ20СГ, ШХ4, ШХ6, ШХ9 и т.д.[3] В результате проведенной  в 60 г. унификации две последние марки  были заменены сталью ШХ15. Названия аналогичных  марок в других странах - 52100, 100C6, SKF-24, SUJ2 и т.д.

Ко вторым относят стали  марок 95Х18-Ш (где буква "Ш" указывает  на то, что сталь выплавлена методом  электрошлакового переплава, а вакуумно-дуговой  переплав стали электрошлакового переплава  обозначается "ШД"), 11Х18М-ШД, ЭИ760, ЭИ347 (8Х4В9Ф2), 8Х4М4ВФ1-Ш, 8DCV40, M50, Z80WDCV6, 80MoCrV4216 и др.

В своей работе, я рассматриваю марку стали  ШХ15СГ.

ШХ15СГ расшифровка : Ш - подшипниковая, Х – легированная хромом, 15 – массовая доля хрома 1,5 % ,СГ – легированная кремнием и марганцем.

Марка стали	сталь ШХ15СГ
Заменитель стали	сталь ХВГ, сталь ШХ15, сталь 9ХС, сталь ХВСГ
Классификация стали	Сталь конструкционная подшипниковая  ГОСТ 801-78
Применение стали ШХ15СГ	крупногабаритные кольца шарико- и роликоподшипников со стенками толщиной более 20—30 мм, шарики диаметром  более 50 мм; ролики диаметром более 35 мм.

Шарикоподшипниковые стали обладают высокой прочностью, твердостью, износостойкостью, выносливостью. 

Высокая твердость и прочность обеспечивается применением высокоуглеродистой стали ( содержащей приблизительно 1 % С) и  термической обработки, состоящей  из закалки и низкого отпуска. Для повышения прокаливаемости  и возможности закалки в масле  шарикоподшипниковая сталь легируется небольшим количеством хрома. На контактную выносливость отрицательно влияют неметаллические включения, пористость, карбидная неоднородность, так как эти дефекты попадая  на контактные поверхности, вызывают преждевременное  усталостное разрушение.

Шарикоподшипниковая сталь в горячем состоянии обладает хорошей ковкостью, легко поддается деформации прокаткой и высадкой. Допускаемые степени обжатия сталей IIIX15 и ШХ15СГ не отличаются оттаковых для других машиноподелочных инструментальных сталей. 

Легированная сталь — сталь, которая кроме обычных примесей содержит элементы, специально вводимые в определённых количествах для обеспечения требуемых физических или механических свойств. Эти элементы называются легирующими.

Легирующие добавки повышают прочность, коррозийную стойкость стали, снижают  опасность хрупкого разрушения. В  качестве легирующих добавок применяют хром, никель, медь, азот (в химически связанном состоянии), ванадий и др.

Легированные стали делятся  на низколегированные (содерж Lэ < 5 %), среднелегированные(содерж 5 < Lэ < 10 %) и высоколегированные (Lэ > 10 %).

Химический состав в % материала сталь ШХ15СГ

C(углерод)	Si(кремний)	Mn(марганец)	Ni(никель)	S(сера)	P(фосфор)	Cr(хром)	Cu(медь)
0.95 - 1.05	0.4 - 0.65	0.9 - 1.2	до         0.3	до   0.02	до   0.027	1.3 - 1.65	до   0.25

 

 
По составу и свойствам  шарикоподшипниковую сталь можно  отнести к группе инструментальных сталей, но по применению она является конструкционной специального назначения.

В некоторых странах с целью  экономии импортируемого хрома разработано  несколько модификаций подшипниковой  стали, в которых его снижение компенсируется небольшими добавками  молибдена с повышенным содержанием марганца .

Высокое содержание углерода в шарикоподшипниковых  сталях обуславливает их высокую  прочность после термической  обработки и стойкость против истирания поверхностная твёрдость  определяется концентрацией углерода в мартенсите, поэтому она одинакова  для всех шарикоподшипниковых сталей.

Твёрдость внутренних слоёв  металла зависит от глубины прокаливаемости, которая в свою очередь зависит  от содержания хрома. Хром замедляет  превращение аустенита(высокотемпературная гранецентрированная модификация железа и его сплавов) в перлит(одна из структурных составляющих железоуглеродистых сплавов — сталей и чугунов: представляет собой э смесь двух фаз — феррита и  карбидов) и тем самым увеличивает прокаливаемость стали, поэтому, чем крупнее детали подшипников, тем с большим содержанием хрома (0,4...1,65 %) применяют сталь для их изготовления.

Марганец, как и хром, увеличивает  твёрдость и сопротивляемость стали  истиранию. Но одновременно он способствует росту зерна при нагреве, в  результате чего при термической  обработке может образовываться крупнозернистая структура перегретой стали. Отрицательное влияние на вязкость шарикоподшипниковой стали  оказывает кремний. Но марганец и кремний являются раскислителями, и чем выше их содержание, тем полнее раскислена сталь, поэтому присутствие этих элементов в шарикоподшипниковой стали всех марок желательно не более 0,35 %Si и 0,4 %Mn. Исключение составляют стали для изготовления деталей крупных подшипников типа ШХ15СГ. Повышенное содержание марганца и кремния в этой стали объясняется тем, что эти элементы уменьшают критическую скорость закалки, снижая тем самым склонность стали к короблению и тещинообразованию при закалке.

Среди вредных для шарикоподшипниковой  стали элементов можно выделить фосфор, медь, никель, кислород, водород, азот, олово, свиней, мышьяк.

Фосфор увеличивает склонность стали к образованию крупнозернистой структуры при нагреве, повышает хрупкость и уменьшает прочность на изгиб, что в свою очередь увеличивает чувствительность стали к динамическим нагрузкам и склонность изделий к появлению закалочных трещин. В связи с этим содержание фосфора в металле ограничивают.

Медь, хотя и увеличивает твёрдость, предел прочности и прокаливаемость стали, является нежелательной примесью, так как с повышением содержания меди при горячей механической обработке увеличивается образование поверхностных трещин и надрывов.

Содержание никеля ограничивают в связи с тем, что его присутствие снижает твёрдость стали.

Олово, свинец и мышьяк, а также азот уменьшают сопротивляемость стали выкрашиванию.

Водород отрицательно влияет на качество стали ввиду того, что снижение растворимости его при снижении температуры металла вызывает повышенные локальные давления в металле, приводящие к образованию флокенов.

Сера влияет на свойства шарикоподшипниковой стали не однозначно. Отрицательное влияние сказывается в снижении устойчивости против истирания и усталостном разрушении при выходе на рабочую поверхность сульфидов. Однако образование сульфидной оболочки вокруг сульфидных включений при достаточном содержании серы уменьшает влияние этих включений на концентрацию напряжений и вследствие этого повышает сопротивление усталости. С увеличением отношения концентраций S/O до 3...5 стойкость подшипников возрастает. Этому способствуют и улучшение качества поверхности вследствие того, что сера улучшает обрабатываемость стали . Некоторыми авторами доказано благоприятное влияние повышенного содержания серы (до 0,15 %) на долговечность и обрабатываемость подшипниковых сталей, хотя стали с таким содержанием серы пока не применяются.

Отдельно  следует отметить влияние кислорода на свойства шарикоподшипниковой стали. Вообще его влияние на свойства подшипниковой стали, как и на свойства любой другой спокойной стали, проявляется через неметаллические включения, им формируемые. Неметаллические включения в подшипниковых сталях являются концентраторами напряжений и могут в некоторых случаях являться причиной появления микротрещин, образующихся от повышенной концентрации мозаичных напряжений, резкого охлаждения при закалке и др. Попадая на поверхность или в подповерхностный слой неметаллические включения при приложении нагрузок разрушаются, выкрашиваются и тем самым формируют очаг зарождения трещины. Вероятность же попадания включений в поверхностный слой металла зависит от их количества, размера и формы, поэтому общее количество неметаллических частиц и их размер должны быть минимальны .

 
Температура критических  точек материала сталь ШХ15СГ

 

Ac1 = 750 ,      Ac3(Acm) = 910 ,       Ar1 = 688 ,       Mn = 205

 
 
Механические  свойства при Т=20^oС материала сталь ШХ15СГ

 

Сортамент	Размер	Напр.	sв	sT	d5	y	KCU	Термообр.
-	мм	-	МПа	МПа	%	%	кДж / м2	-
Сталь			590-730	370-410	20	45	440	Отжиг 790 - 810oC,Охлаждение печь, 15 oC/ч,