Реферат: Разработка технологии плавки стали в электродуговой печи ДСП-80 и расчет ее механизма
Аналитический
расчет шихтовых
материалов
Аналитический расчет шихтовых материалов для выплавки стали 15Х18Н22В6М2Л
Сталь 15Х18Н22В6М2Л ГОСТ 977-85
Химический состав стали:
С= 0,1…0,2%; Mn= 0,3…0,6%; Si= 0,2…0,6%; P< 0,03%; S< 0,035%;Ni= 20…24%; Cr= 16…18%; Mo= 2…3%; W= 5…7%
Принимаем усредненный состав:
С=0,15%; Mn=0,45%; Si=0,4%; P<0,03%; S<0,035%;Ni=22%; Cr=17%; Mo=2,5%; W= 6%
Угар элементов составляет: С= -10%, Mn= - 15%, Cr = -15%
Определяем количество возврата собственного производства( ВСП) в металлозавалке:
кг
Определяем количество стального лома в металлозавалке:
кг
Определяем необходимое количество марганца в стале:
кг
Марганца не хватает 360-207=153 кг 
кг
Определяем необходимое количество кремния в стале:
кг
Кремния не хватает 320-227=93 кг
кг
Определяем необходимое количество хрома в стале:
кг
Марганца не хватает 13600-390=13210 кг 
кг
Определяем необходимое количество никеля в стале:
кг
Кремния не хватает 18400-621=17779 кг
кг
Для того чтобы получить плотные, без дефектов литые изделия необходимо провести окончательное раскисление в ковшах вторичным алюминием из расчета 1,2кг/т, всего 96кг
Расчет механизма подъема свода печи
Расчет механизма подъема свода печи заключается в расчете мощности электродвигателя.
При передаточном числе редуктора i=25 шаге винта s=24 мм и скорости электродвигателя n=1000 об/мин скорость подъема свода
м/мин
Время подъема на высоту h=500мм
сек.
Вес свода равен 50т
Коэффициент полезного действия привода η=0,29
Мощность электродвигателя
квт
На основании приведенных данных произведем расчет червячного редуктора
Номинальные частоты вращения и угловые скорости валов редуктора:
об/мин
рад/с
об/мин
рад/с
Вращающие моменты
Н*м
= 117,6
10³ Н*мм
Н*мм
Для венца червячного колеса примем бронзу Бр010Ф1, отлитую в кокиль; для червяка – углеродистую сталь с твердостью HRC>45. В этом случае основное контактное напряжение [σH]’= 221 МПа. Расчетное допускаемое напряжение [σН]= [σН]’KFL тогда [σН]= 221*0,67=148 МПа.
Число витков червяка Z1 принимаем в зависимости от передаточного числа: при u= 25 принимаем Z1=2
Число зубьев червячного колеса
Z2=Z1*u=2*25=50
Принимаем предварительно коэффициент диаметра червяка q=12,5 и коэффициент нагрузки К=1,2
Определяем межосевое расстояние из условия контактной прочности
=
мм
Модуль
мм
Принимаем по ГОСТ 2144-76 стандартные значения m=8мм и q=12,5, а также Z2=50 и Z1=2
Тогда пересчитываем межосевое расстояние по стандартным значениям m, q и Z2:
мм
Основные размеры червяка:
Делительный диаметр червяка
мм
Диаметр вершин витков червяка
мм
Диаметр впадин витков червяка
мм
длина нарезанной части шлифованного червяка
147
мм
делительный угол подъема γ при Z1=2 и q=12,5 угол γ=9°05’
Основные размеры венца червячного колеса
Делительный диаметр червячного колеса
мм
Диаметр вершин витков червяка
мм
Диаметр впадин витков червяка
мм
наибольший диаметр червячного колеса
мм
ширина венца червячного колеса
87
мм
окружная скорость червяка
м/с
скорость скольжения
м/с
Уточняем КПД редуктора
При скорости Vs = 5,16 м/с при шлифованном червяке приведенный угол трения ρ΄=1°.
КПД редуктора с учетом потерь в опорах, потерь на разбрызгивание и перемещение масла
=
выбираем 7-ю степень точности передачи и находим значение коэффициента динамичности Кv = 1,1
Коэффициент неравномерности распределения нагрузки
коэффициент нагрузки
Проверяем контактное напряжение
МПа<
Проверяем прочность зубьев червячного колеса на изгиб.
Эквивалентное число зубьев
Коэффициент формы зуба YF=2,18
Напряжение изгиба
МПа
Основное допускаемое напряжение изгиба для реверсивной работы [σ-1F]’=51
Расчетное допускаемое напряжение [σ-1F]= [σ-1F]’KFL
Коэффициент долговечности примем по его минимальному значению KFL=0,543
Таким образом [σ-1F]= [σ-1F]’0,543=51*0,543=27,6 МПа.
Прочность обеспечена, так как [σF]< [σ-1F]
Расчет валов редуктора
Диаметр выходного конца ведущего вала по расчету на кручение при [τk] = 25 МПа
28,6мм
Но для соединения его с валом электродвигателя примем dв1= dдв=32мм; диаметры подшипниковых шеек dп1=45мм.
Расстояние между опорами червяка примем l1=dаМ2=430мм
Ведомый вал
Диаметр выходного вала
Принимаем 
мм
Диаметры подшипниковых шеек dп2=65мм, диаметр вала в месте посадки червячного колеса dк2=70.
Диаметр ступицы червячного колеса
мм
Принимаем 
мм
Длина ступицы червячного колеса
мм
Принимаем 
мм
Технико-экономические
показатели
Длительность плавки на печах емкостью 5-100т составляет 3,5-6,5 ч. Длительность заправки возрастает с 15-20 до 35 мин при росте емкости печи, длительность завалки равна 5-10 мин. Продолжительность периода плавления составляет 1,2-3,0 ч, возрастая при увеличении емкости печи. Длительность окислительного периода изменяется в пределах 0,5-1,5 ч. Длительность восстановительного периода обычно уменьшается при росте емкости печи для 80–т печах составляет 30-40 мин.
Выход годных слитков по отношению к массе шихты при выплавке стали составляет 88-90% ; выход годных слитков по отношению к массе жидкого металла равен 98- 98,5% для слитков массой 4-6,5т и 97-97,5% для 1-2т.
Простои составляют 4-9% календарного времени. Доля исходных материалов в себестоимости 90-94% для высоколегированных сталей.
Важным техническим показателем процесса электроплавки является расход электроэнергии на 1т стали.Расход электроэнергии колеблется в пределах от 500 до 1000 квт*ч на 1т. Эти величины приблизительно соответствуют расходу теплоты 500-900 тыс. кал, что на 25-35% меньше расхода теплоты в мартеновском процессе.
Некоторые технико-экономические показатели плавки в электродуговой печи
|
Средняя продолжительность плавки в ч Средняя стойкость свода – количество плавок Средняя стойкость стен – количество плавок Количество ремонтов в месяц Расход огнеупорного кирпича в кг/т Расход электроэнергии в квт ч/т |
4 20 50 3 97 750 |
Для увеличения показателей необходимо увеличивать мощность трансформатора, вести плавку на одном шлаке, применять кислород, электромагнитное перемешивание, вдувание порошков и т.д.
В печах большой емкости при выплавке углеродистых сталей на твердой завалке и использовании кислорода получены следующие примерные показатели процесса: производительность 26,8 т/ч, удельный расход электроэнергии 500 квт ч/т, расход электродов 4,6 кг/т, расход огнеупорного кирпича для стен электропечи 1кг/т, расход кирпича для свода 1,2 кг/т, расход кислорода 1,4 м³/т.
С определенным эффектом используют и вдувание в металл различных порошков. Например, вдувание в расплавленную сталь в струе кислорода смеси извести и плавикового шпата в течении 6-10 мин позволяет снизить в стали содержание фосфора с 0,07 до 0,01%. Удельный расход кислорода при этом составляет 4-5 м³/т, расход извести и плавикового шпата соответственно составлял 20-6,5 кг/т. В других случаях для науглероживание стали, вдувают смесь пылевидного графита и кокса.
При дефицитности электроэнергии экономически целесообразно вести плавку в электродуговых печах, применяя топливно-кислородные горелки. Использование в качестве топлива пропан заменяется 1 кг пропана 10-11 квт ч электроэнергии. Горелки используют при выключенном электрическом токе на протяжении части периода расплавления, в этом случае горелка компенсирует до 60% теплоты, требующейся для расплавления шихты при включенном электрическом токе в течении всего периода расплавления. Расход электроэнергии сокращается на 30-35%. Продолжительность плавки увеличивается на 20%. Горелки работают в течение всего времени плавки при сокращенной на 50% электроэнергии. В этом случае за счет топлива вводят в электрическую печь около 45% требующейся теплоты. Общий расход электроэнергии сокращается на 20%, а максимально необходимая мощность в отдельные моменты плавки на 50%.
Преимущество использования горелок является возможность применения электрооборудования с меньшей установочной мощностью, в результаты чего сокращаются капитальные затраты на строительство плавильного агрегата. Производительность печи повышается на 6-7%.Горелки могут быть использованы при полной подаче электроэнергии до момента расплавления примерно 50% шихты. Затем расплавление продолжается при уменьшенном на 50% количестве подаваемой электроэнергии. Общий расход электроэнергии сокращается на 20%, продолжительность плавки на 25%, производительность печи увеличивается на 30%.
Список использованной литературы
1. Леви Л.И. Основы теории металлургических процессов и технология плавки литейных сплавов. - М.: Машиностроение,1970.- 496с.
2. Воскобойников. В. Г. Общая металлургия. - М.: Металлургия ,1985.- 480с.
3. Толоконников Л.С. Расчет механизмов электродуговых печей. - М.: Металлургия ,1964.- 286с.
4. Дуговые сталеплавильные печи. Атлас конструкций - М.: Металлургия,1976.-172с.
