Дипломная работа: Усовершенствование технологии разливки трансформаторной стали по кислородно-конвертерному цеху
При эксплуатации электрических машин и аппаратуры магнитные свойства металла должны оставаться постоянными в течение длительного времени и при повышенной температуре, т.е. листы трансформаторной стали, из которых изготовлены эти электрические машины и аппараты, должны быть устойчивыми против магнитного старения.
Образец, отобранный из листа или ленты трансформаторной стали, после определения магнитных свойств нагревают до 120о С и после выдержки при этой температуре в течение 120 час. вновь определяют удельные магниты.
Коэффициент старения по удельным магнитным потерям определяют по формуле:
Кст=(Р2-Р1)*100/Р1, (1)
где Р1 и Р2 – удельные магнитные потери до и после старения, Вт/кг
Для трансформаторной электротехнической стали этот коэффициент не должен превышать 2–4% (для листа в зависимости от марки стали) и 6% для ленты.
Наряду с магнитными свойствами имеют значение и механические свойства листа трансформаторной стали. В производстве электрических машин и аппаратов, которое в настоящее время в большой степени автоматизировано, благоприятные механические свойства (предел текучести, предел прочности и твердость) обеспечивают хорошую обрабатываемость листа резанием.
Высокоремнистая трансформаторная сталь обладает повышенной хрупкостью, что затрудняет механическую обработку листа. Хрупкость анизотропной стали проверяется путем испытания образца, вырезанного из листа, на перегиб. За меру пластичности принимают число изгибов на 180°, которое выдерживает полоска данной стали, если ее зажать в тисках с губками радиусом 5 мм. Один перегиб-загиб образца от начального положения на 90° и обратное его выпрямление до начального положения. Половиной перегиба считается загиб на 900 без выпрямления.
За счет использования многочисленных передовых технических решений на разных стадиях технологического процесса производства трансформаторных сталей удается получать эти стали с очень низкими удельными магнитными потерями и высокой магнитной индукцией. Например, для анизотропных Р1,7/50 <1,0 Вт/кг и ВI0> 1,92 Тл (лист толщиной 0,23–0,35 мм). Эти показатели значительно превышают нормированные характеристики трансформаторных сталей серийного производства. Значит, резервы дальнейшего улучшения качества электротехнических сталей, в частности их магнитных свойств, существуют. К тому же, как показали исследования и расчеты, физические пределы магнитных свойств железокремнистых сплавов, к которым относятся электротехнические стали, далеко не достигнуты. Так, физический нижний предел удельных магнитных потерь 1/7/50 в анизотропной стали с 3,0% кремния находится около 0,58–0,65 Вт/кг (лист толщиной 0,35 мм), индукция В25 около 2,0 Тл.
Магнитные характеристики трансформаторных сталей, а также механические свойства готового листа в равной степени определяются как технологией выплавки и разливки стали, так и режимами горячей и холодной прокатки листа, а также последующей его термообработки [2].
2. Технология выплавки трансформаторной стали в кислородных конвертерах
Уже на начальном этапе разработки технологии выплавки трансформаторной стали было ясно, что в условиях кислородно-конвертерного цеха ОАО «ММК» можно реализовать только один вариант легирования металла кремнием – ввод ферросилиция в сталеразливочный ковш при сливе металла из конвертера. Поэтому главной задачей разрабатываемой технологии конвертерной плавки было получение в конце продувки металла, содержащего примерно 0,03% С. При продувке металла с низким содержанием углерода быстро возрастает содержание оксидов железа в шлаке (рисунок 2.1), что ведет к дополнительной потере железа и делает нестабильным усвоение кремния при легировании стали.
Рисунок 2.1- Изменение содержания компонентов шлака при проведении одной из опытных плавок
Уменьшение негативного влияния повышенной окисленности ванны при низком содержании углерода может быть достигнуто путем промежуточного удаления части шлака. Математическим моделированием было установлено, что наилучшие результаты могут быть достигнуты при удалении примерно половины имеющегося в конвертере шлака через 5–10 мин после начала продувки, когда в конвертере успевает сформироваться первичные шлак, имеющий относительно низкое (10–15%) содержание оксидов железа. Моделирование показало также, что промежуточное удаление части шлака практически не влияет на остаточное содержание серы и фосфора.
2.1 Выплавка и внепечная обработка трансформаторной стали
Для легирования стали кремнием используется ферросилиций марки ФС 65 по ГОСТ 1415–78 следующего химического состава:
[Si]= 63–68 0/0;
[S]= 0,02%;
[Р]= 0,05;
[Al]= 2,0%;
[Мn]= 0,4;
[Cr]= 0,4%,
крупностью 4 (размер кусков 20–80 мм); азотом – азотированный феррохром или азотированный ферросилиций. При поступлении в конвертерный цех ферросплавы должны быть воздушно-сухие. Влажные ферросплавы не принимаются. При выплавки серии трансформаторной стали ферросплавы должны быть прокаленные при температуре 500–600 ОС.
Недопустимо производить выплавку трансформаторной стали при наличии течи воды из ОКГ или из фурмы при попадании воды в конвертер или сталеразливочного ковша.
Для выплавки трансформаторной стали использовать чугун с содержанием серы не выше 0,025% и чистый оборотный лом. Медьсодержащие материалы для легирования стали медью присаживать в завалку или после первого периода продувки.
Перед выплавкой серии плавок трансформаторной стали нужно произвести измерение положения кислородной фурмы относительно уровня спокойной ванны. Запрещается выплавка трансформаторной стали в конвертере после использования на предыдущей плавке коксика или другого материала для науглероживания металла. При использовании углеродистых ферросплавов производить сброс контрольных навесок ферросилиция по обеим течкам.
Шихтовка, дутьевой и шлаковый режим плавки должны обеспечивать температуру металла перед выпуском из конвертера 1660–1680 °C при последующей обработке на АДС и 1650–1660 °С при обработке на УПК.
Расход извести определять из расчета получения основности шлака 3,0 -3,6. В завалку на лом присаживать 10–12 тонн извести. После продувки ванны кислородом в количестве 2500–4500 м3 присадить 5–6 тонн извести порциями по 2–3 тонны. Оставшееся количество извести вводить порциями по 1–2 тонны при израсходовании кислорода от 12000 до 16000 м3 .