Курсовая работа по Технологические процессы на тему Освоение технологии непрерывной разливки стали марки 20ЮА в условиях конвертерного цеха

ВВЕДЕНИЕ

Разливка стали является важным этапом сталеплавильного производства. Технология и организация разливки часто определяют качество готового металла и количество отходов при дальнейшем переделе стальных слитков.
Металлы относятся к числу наиболее распространенных материалов, которые человек использует для обеспечения своих жизненных потребностей. В наши дни трудно найти такую отрасль производства, научно-технической деятельности человека или просто его быта, где металлы не играли бы главенствующей роли как конструкционный материал.
Металлы разделяют на несколько групп: черные, цветные и благородные. К группе черных металлов относятся железо и его сплавы, марганец и хром. Золото, серебро и платина относятся к благородным. К цветным относятся все остальные металлы периодической системы Д. И. Менделеева.
Железо и его сплавы являются основой современной технологии и техники В ряду конструкционных материалов железо и его сплавы стоят на первом месте и составляют более 90 % всех металлов, применяемых в современном производстве.
Самым важнейшим из сплавов железа является его сплав с углеродом, образующими группу сталей и чугунов. Сталями называют сплавы железа с углеродом, содержание которого не превышает 2,14%. Сталь - важнейший конструкционный материал для машиностроения, транспорта и многих других отраслях регионального и федерального хозяйства. Сталеплавильное производство является вторым звеном в общем производственном цикле черной металлургии.[3 c-48]
Современный высокий уровень металлургического производства основан на глубоких теоретических исследованиях, крупных открытиях, сделанных в разных странах мира и богатом практическом опыте.

Актуальность работы в том, что развитие металлургии идет по пути дальнейшего совершенствования плавки и разливки металла, механизации и автоматизации производства, внедрения новых прогрессивных способов работы, обеспечивающих улучшение технико-экономических показателей плавки и качества готовой продукции.
Современное состояние литья металлов в России характеризуется ростом числа заказов малых объемов продукции. В этих условиях необходимо использование иных технологических схем, основанных на принципах энерго- и ресурсосбережения, а также универсальности, обеспечивающей экономически оправданный выпуск разнородной продукции. В ряде случаев одним из альтернативных решений этой проблемы является получение заготовок методом непрерывного литья непосредственно из расплава, имеющих сечение, близкое к конечному изделию.
В связи с этим изучение закономерностей процессов, протекающих при непрерывнопошаговом литье, исследование технологических факторов, влияющих на стабильность процесса и качество заготовок, является в настоящее время важной актуальной задачей научно-технического прогресса.
Цель данной работы заключается в анализе и исследовании способов разливки металлов и в изучении технологии непрерывной разливки стали.
Задачи курсовой работы:
1) Произвести расчет основного и вспомогательного оборудования конвертерного цеха.
2) Выполнить тепловой расчет кристаллизатора по заданным параметрам.
3) Разработать технологию непрерывной разливки стали
4) Ознакомиться с основными мероприятиями по охране труда при подготовке машины непрерывного литья заготовок к плавке.
Объектом исследования является технологический процесс непрерывной разливки стали.
Предмет исследования – конвертерный цех по непрерывному разливу стали марки 20ЮА


























1. Теоретическая часть

1.1 Сравнительный анализ различных способов разливки стали

1.1.1 Разливка в изложницы

Разливку жидкой стали в изложницы применяют для получения стальных заготовок, значительных габаритов и массы, для их дальнейшей обработки давлением (после их остывания и последующего дополнительного нагрева) с целью получения сортового проката или больших поковок. Разливку жидкой стали в изложницы осуществляют из ковша. Формы для разливки (изложницы) принимаются в зависимости от намечаемой готовой продукции: для сортового и фасонного проката.
Изложницы представляют собой чугунные формы для получения слитков различного сечения. По конструкции изложницы подразделяют на глуходонные и сквозные, по способу заливки металла - на заполняемые сверху и заполняемые снизу (сифонная разливка). Чугунные изложницы вертикального типаиспользуются для разливки стали. Изложницы для слитков, предназначенных для поковок, вмещают до 100 т стали и более; изложницы для стали, идущей в прокатку, рассчитаны на слитки массой от 100 кГ до 20 т (слитки для слябов). [4 c-102]
Способ разливки стали в изложницу и состояние металла в процессе разливки и затвердевания существенно влияют на свойства стали. В основном различают два вида разливки: кипящей и спокойной стали.
Применяют два способа разливки стали в изложницы: сверху непосредственно в изложницу и сифоном. На рисунке 1 показана схема изложниц: а-с верхней разливкой; б-с сифонной разливкой
При разливке сверху (рис.1) сталь заливают из ковша 2 в каждую изложницу 1 последовательно.
При таком способе разливки стали поверхность слитков вследствие попадания брызг жидкого металла на стенки изложницы может быть загрязненной пленками оксидов.
При разливке сверху сталь из ковша непосредственно поступает в изложницы. После заполнения каждой изложницы ковш транспортируют к следующей изложнице, и после заполнения ее цикл повторяется.
При сифонной разливке, основанной на принципе сообщающихся сосудов, сталью одновременно заполняют несколько изложниц (от двух до нескольких десятков). Жидкая сталь из ковша поступает в установленную на поддоне центровую изложницу, а из нее по каналам в поддоне в изложницы снизу.[2 c-92]
Оба способа разливки широко применяются на практике. Каждый из них имеет свои преимущества и недостатки. Разливка сверху для рядовых марок стали является более экономичной, чем разливка сифоном. Высококачественные и легированные стали, когда важно получить чистую поверхность слитка, разливают преимущественно сифоном.

Стальные слитки, полученные при разливке в изложницы, в дальнейшем используют для изготовления проката, листового металла, труб, колес, поковок различного назначения.
При сифонной заливке (рис. 1 ,б) сталью заполняют одновременно от 2 до 6 установленных на поддоне 5 изложниц через центровой литник 3 и каналы в поддоне. В этом случае сталь поступает в изложницы снизу, что обеспечивает плавное, без разбрызгивания их заполнение, поверхность слитка получается чистой, сокращается время разливки. Сталь в надставке 4 сохраняется в жидком состоянии, благодаря чему уменьшаются раковина и отходы слитка при обрезке.
Разливку сверху обычно применяют для углеродистых, а разливку сифоном - для легированных сталей.
Кипящую сталь раскисляют так, что она и во время наполнения изложницы и после окончания процесса наполнения выделяет газ. В результате реакции углерода с кислородом на фронте затвердевания образуется окись углерода. При этом формируются чистый поверхностный слой (плотная корка) и сердцевина, обогащенная примесями (зона ликвации)- Интенсивное выделение газа вплоть до полного затвердевания предотвращает сосредоточенное уменьшение объема в середине верхней (головной) части слитка. Уменьшение объема (усадочная раковина) обусловливается неодинаковым удельным объемом стали в жидком и твердом агрегатных состояниях. В кипящей стали раковина распределена в форме газовых пузырей (пор) по всему объему слитка. При последующей горячей обработке давлением газовые пузыри завариваются, так как они почти не загрязнены. Это положительно сказывается на выходе годного. Еще одним преимуществом является чистая поверхностная зона, удовлетворяющая высоким требованиям к качеству поверхности.