[Long, Phong] DO AN THEP(1) pot

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN KHOA HỌC VÀ KỸ THUẬT VẬT LIỆU BỘ MÔN KỸ THUẬT GANG THÉP ĐỒ ÁN MÔN HỌC LUYỆN THÉP Đề tài: LẬP PHƯƠNG ÁN SẢN XUẤT THÉP KẾT CẤU CHẾ TẠO MÁY 40X SỬ DỤNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN KHOA HỌC VÀ KỸ THUẬT VẬT LIỆU

BỘ MÔN KỸ THUẬT GANG THÉP

ĐỒ ÁN MÔN HỌC LUYỆN THÉP

Đề tài:

LẬP PHƯƠNG ÁN SẢN XUẤT THÉP KẾT CẤU CHẾ TẠO MÁY 40X

SỬ DỤNG LÒ ĐIỆN HỒ QUANG DUNG TÍCH 20 TẤN/ MẺ

SINH VIÊN THỰC HIỆN : PHAN THANH LONG

: TRẦN TIẾN PHONG

GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN : TS NGUYỄN HOÀNG VIỆT

HÀ NỘI – 2011

CHƯƠNG 1 - CHỌN DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT 1.1 Thành phần hóa học mác thép, đặc điểm và ứng dụng

1.1.1 Thành phần hóa học và cơ tính mác thép 40X

Mác thép cần luyện là thép kết cấu chế tạo máy hợp kim thấp 40X (ΓOCT) cóΓOCT) cóOCT) có thành phần hóa học như sau:

Bảng 1.1: Thành phần hóa học của thép mác 40X

0,36÷0,44 0,17÷0,37 0,5÷0,8 ≤ 0,035 ≤ 0,035 0,8 ÷ 1,1 ≤ 0,3

Bảng 1.2: Cơ tính của mác thép 40X

σb

(kG/

mm 2 )

σ0,2 (kG/mm 2 )

σ-1 (kG/mm 2 )

Độ cứng HB

ψ (%)

δ (%)

ak (J)

1.1.2 Đặc điểm và ứng dụng

- Là thép cộ bền cao, giới hạn chảy cao, tăng khả năng chịu tải, giảm nhẹ kết cấu, bền ăn mòn trong môi trường khí quyển

- Ứng dụng chủ yếu trong lĩnh vực chế tạo máy Chế tạo các chi tiết chịu tải trọng tĩnh và va đập, bánh răng, trục, trục khuỷu, trục cam,… Ngoài ra có thể sử dụng

để chế tạo khuôn dập nguội dùng để dập các chi tiết có kích thước nhỏ

1.1.3 Đặc điểm của các nguyên tố trong thép

Mác thép 40X thuộc nhóm thép hóa tốt, hợp kim thấp

- C (0,36 – 0,44)%:

- Si (0,17 – 0,37)%:

 Silic không tạo cácbit và làm thoát cácbon trong thép

 Si còn có tác dụng tăng tính đàn hồi

- Mn (0,5 – 0,8)%:

 Là nguyên tố hóa bền thép tương đối mạnh , rẻ dễ kiếm không có ảnh hưởng mạnh tới tính hàn của thép

xuống

- Cr (0,8 – 1,1)%:

nung lên trên 900oC Do tạo các loại cácbit phân tán nhỏ mịn nên Cr

có tác dụng chống ram, nâng cao độ bền nóng cho thép

- Ni (≤ 0,3)%:

xuống

- P, S (≤ 0,035)%:

bở nguội ngoài ra P còn có tác dụng chống ăn mòn trong khí quyển giống như đồng

1.2 Chọn công nghệ sản xuất

1.2.1 Lựa chọn cong nghệ sản xuất

Do đặc tính công nghệ, chủng loại đa dạng nhưng khối lượng sử dụng trong công nghiệp không nhiều nên ta chọn dây truyền sản xuất như sau:

Lò điện hồ quang dung tích 15 tấn/ mẻ, tinh luyện LF và đúc thỏi

Nguyên liệu đầu vào: Sử dụng thép phế, FeMn, FeSi, FeCr

Hình 1.1: Sơ đồ lưu trình công nghệ.

1.2.2 Tính chọn máy biến áp lò hồ quang siêu công suất

- Lò điện hồ quang siêu công suất

Tra bảng

1.10

42 Kỹ thuật luyện thép lò điện – Trần Văn Di ta có:

Bảng 1.3: Thông số cơ bản lò điện hồ quang siêu công suất

Dung lượng lò,

tấn/ mẻ trong vỏ lò, m Đường kính biến áp lò KVA Dung lượng điện cực, mm Đường kính

- Lò tinh luyện LF

Mác thép có hàm lượng C (ΓOCT) có0,36 – 0,44), không yêu cầu quá khắt khe về hàm lượng P và S Cần hợp kim hóa các nguyên tố Mn, Si, Cr và Ni là những nguyên tố có

hệ số cháy hao lớn nên cần phải được tinh luyện

Chọn lò tinh luyện có dung tích 15 tấn/mẻ

1.2.3 Chọn công nghệ đúc phôi thép

Mác thép sản xuất là thép kết cấu chế tạo máy, có độ cúng khá cao, dung lượng

lò thấp nên chọn phương pháp đúc phôi thép là đúc thỏi trong khuôn kim loại, rót dưới

Tính toán các thông số cơ bản cho đúc thỏi:

- Thể tích một tấn thép lỏng là 0,145 m3

- Thể tích 15 tấn thép lỏng V1 = 15.0,145 = 2,175 m3

- Ta chọn sản xuất phôi vuông kích thước 150x150x1200mm.

- Thể tích của 1 phôi thép là V2 = 0,15x0,15x1,2 = 0,027 m3

- Số thỏi đúc trong một mẻ là

1

2

2,175

81 0,027

V a V

(ΓOCT) cóthỏi)

- Nhiệt độ đúc Tđ = 1680oC

CHƯƠNG 2 – TÍNH TOÁN XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN CỦA

LÒ ĐIỆN HỒ QUANG 2.1 Tính toán kích thước hình học của lò

2.1.1 Xác định thể tích kim loại và xỉ lỏng

- Thể tích kim loại lỏng:

Vkl = V0.gkl (ΓOCT) cóm3) Trong đó:

V0: Thể tích riêng của kim loại lỏng, V0 = 0,145 m3/T

gkl: Dung lượng lò, gkl = 15 tấn

Vậy: Vkl = V0.gkl = 0,145.15 = 2,175 (ΓOCT) cóm3)

- Thể tích xỉ lỏng:

Vx = V0x.gx (ΓOCT) cóm3) Trong đó:

V0x: Thể tích riêng của xỉ, xỉ bazơ có V0x = 0,330 m3/T

gx: Trọng lượng của xỉ

Trọng lượng xỉ phụ thuộc vào dung lượng lò, phương pháp nấu luyện và tính chất axit hay bazơ của xỉ

Lò có dung lượng nhỏ, xỉ lò bazơ và phối liệu nấu luyện hoàn toàn bẳng thép phế nên ta chọn gx = 9%.gkl

gx = 9%.15 = 1,35 tấn

Vậy: Vx = V0x.gx = 0,330.1,35 = 0,4455 (ΓOCT) cóm3)

2.1.2 Đường kính mặt kim loại lỏng

3

2.1000

c: Hằng số phụ thuộc vào đường kính mặt kim loại lỏng và chiều sâu kim loại chứa trong lò

Đáy lò hình cung tròn do vậy chiều cao phần đáy cầu Hc = 20%Hkl

c = 0,875 + 0,042a

a: Tỷ số gữa Dkl và Hkl Đối với lò hồ quang bazơ nhỏ và trung bình a = 3 ÷ 5, lò

có dung tích 15T/ mẻ Vậy ta chọn a = 4

→ c = 0,875 + 0,042a = 0,875 + 0,042.4 = 1,043

Vậy: D kl 2.1000 .c V3 kl 2.1000.1,043 2,175 27033  mm

2.1.3 Chiều cao lớp kim loại lỏng và xỉ

- Chiều cao lớp kim loại lỏng:

2703

4

kl kl

H

mm

- Chiều cao lớp xỉ:

x

1000 1000.0, 4455

78

0, 785 kl 0, 785.2,703

V H

D

mm

2.1.4 Chiều cao phần đáy cầu

2.1.5 Chiều cao từ mặt xỉ tới ngưỡng cửa thao tác

Đối với lò trung bình và nhỏ h1 = 50 ÷ 80 mm

Chọn h1 = 60 mm

2.1.6 Chiều cao từ ngưỡng cửa tới điểm dốc của tường lò

Lò có dung tích trung bình, chọn h2 = 70 mm

2.1.7 Chiều cao khoảng trống làm việc của lò

Lò 15T/ mẻ → Htr = (ΓOCT) có0,45 ÷ 0,5)Dd

Dd: Đường kính chỗ dốc tường lò

Dd = Dkl + 2.(ΓOCT) cóHx + h1 + h2).tg45o

Dd = 2703 + 2.(ΓOCT) có78 + 60 + 70).1 = 3119 mm

→ Htr = (ΓOCT) có0,45 ÷ 0,5)Dd = (ΓOCT) có0,45 ÷ 0,5).3119 = (ΓOCT) có1403,55 ÷ 1559,5) mm

Chọn Htr = 1500 mm

2.1.8 Chiều cao toàn bộ lò

Hv = δd + Hkl + Hx + h1 + h2 + Htr

δd: Độ dày đáy lò

Với lò có dung tích 15T, chọn δd = 600 mm

Hv = δd + Hkl + Hx + h1 + h2 + Htr

2.1.9 Độ dày tường và nắp lò

- Độ dày tường lò:

Theo tài liệu hướng dẫn, lò có dung tích 15 tấn ta chọn chiều dày tường lò:

δt = 525 mm

- Độ dày nắp lò:

Chọn δn = 300 mm

2.1.10 Đường kính trong của vỏ lò

Dv = Dd + 2δTmax = 3119 + 2.525 = 4196 mm

2.1.11 Chiều cao vòm nắp lò h 3

h3 = (ΓOCT) có10 ÷ 15%)Dn

Dn: Đường kính nắp lò xác định theo thực nghiệm

Thông thường lấy Dn = Dv = 4196 mm

h3 = (ΓOCT) có10 ÷ 15%)Dn = (ΓOCT) có10 ÷ 15%).4196 = (ΓOCT) có416,9 ÷ 625,4) mm

2.1.12 Kích thước cửa thao tác

Bc = (ΓOCT) có0,20 ÷ 0,30).Dd = (ΓOCT) có0,20 ÷ 0,30).3119 = (ΓOCT) có624 ÷ 936) mm

- Chiều cao cửa:

hc = (ΓOCT) có0,7 ÷ 0,8).Bc = (ΓOCT) có0,7 ÷ 0,8).800 = (ΓOCT) có560 ÷ 640) mm

Chọn hc = 600 mm

2.1.13 Chiều cao toàn bộ lò kể cả nắp

Hv = δd + Hkl + Hx + h1 + h2 + Htr + h3 + δn

2.1.14 Thể tích khoảng trống làm việc của lò

Dtr = 0,875.Dtb2.Htr

d tb

D D

2

l

D





Dl = Dd + 2l

→ Dtb = Dd + l

l = Htr.tgα (ΓOCT) cóα = 7o ÷ 17o), chọn α = 12o

→ Dtb = Dd + Htr.tgα = 3119 + 1500.tg12o = 3438 mm

Dtr = 0,875.Dtb2.Htr = 0.875.3,4382.1,5 = 15,514 m3

2.1.15 Thể tích toàn bộ lò

Vt = Vkl + Vx + Vtr = 2,175 + 0,4455 + 15,514 = 18,1345 m3

2.1.16 Đường kính phần đáy cầu

dc = Dkl – 2H2.tg45o

H2 = 0,80.Hn

Hn: Chiều cao nồi lò

Hn = Hkl + Hx = 78 + 676 = 754 mm

→ dc = Dkl – 2H2.tg45o = 2703 – 2.754.1 = 1195 mm

2.1.17 Kích thước ống rót thép

- Chiều dài máng: L = 1500 mm

- Chiều cao của máng phía trong lò: B = 400 mm

- Chiều cao của máng phía ngoài: b = 350 mm

- Chiều rộng của máng: c = 250 mm

2.1.18 Xác định tỷ trọng khối liệu kim loại

- Tỷ trọng khối liệu kim loại phụ thuộc vào dung lượng lò Lò 15T/ mẻ, vậy chọn δkl = 1,25 T/m3

2.1.19 Áp suất nén lên nắp lò

CHƯƠNG 3 – TÍNH TOÁN PHÓI LIỆU LUYỆN THÉP