3.3 Расчет шихты и материального баланса на плавку сплава din226.D62

3.3.1 Расчет шихты для сплава din226.D62

Исходные данные:

Химический состав сплава марки DIN226.D62 по ГОСТ 1583-93[16], % по массе:

Cu 2,50-3,50; Si 8,0 – 11,0; Mg 0,15-0,55; Mn не более 0,55; Zn не более 1,20; 0,60 – 1,10; Ni не более 0,55; остальное Al.

При расчете принимает среднее значение для основных компонентов сплава, а содержание примесей на 10 % ниже предельного значения стандарта.

Для получения сплава DIN226.D62 (из расчета 1000 кг) используют следующую, применяемую на заводе, комбинацию шихтовых материалов (брутто):

г) лом класса А, группа IV (химический состав, %: Сu 0,51; Si 8,60; Mg 0,60; Mn 0,21; Zn 0,35; Fe 0,71; Ni 0,07; Al - остальное; засоренность 3%) вес (брутто) 258 кг .

д) лом класса А, группа V (химический состав, %: Сu 1,30; Si 0,60; Mg 0,93; Mn 0,32; Zn 0,52; Fe 0,63; Ni 0,03 ; Al - остальное; засоренность 2%) вес (брутто) 408 кг .

е) лом класса А, группа II (химический состав, %: Сu 3,35; Si 3,72; Mg 1,87; Mn 0,54; Zn 3,02; Fe 1,16; Ni 0,10; Al - остальное; засоренность 2%) вес (брутто) 79 кг .

Масса (нетто) для сырьевых компонентов шихты рассчитывается по формуле (4).

- Лом класса А, группа IV: 258 × 97,0 / 100 = 250,26 кг

- Лом класса А, группа V: 255 × 98,0 / 100 = 249,9 кг

- Лом класса А, группа I: 350 × 98,0 / 100 = 343,0 кг

- Лом класса А, группа II: 79 × 98,0 / 100 = 77,42 кг

Масса нетто шихты: Н_ш = 250,26 + 249,9 + 343,0 + 77,42 = 920,58 кг.

Массовые значения для всех компонентов шихты рассчитываются по формуле (5):

Лом класса А, группа IV:

Cu: 250,26 × 0,51 / 100 = 1,28 кг;

Si: 250,26 × 8,6 / 100 = 21,52 кг;

Mg: 250,26 × 0,60 / 100 = 1,50 кг;

Mn: 250,26 × 0,21 / 100 = 0,53 кг;

Zn: 250,26 × 0,35 / 100 = 0,88 кг;

Fe: 250,26 × 0,71 / 100 = 1,78 кг;

Ni: 250,26 × 0,07 / 100 = 0,175 кг.

Лом класса А, гр уппа V:

Cu: 249,9 × 1,5 / 100 = 3,75 кг;

Si: 249,9 × 8,1 / 100 = 20,24 кг;

Mg: 249,9 × 0,47 / 100 = 1,17 кг;

Mn: 249,9 × 0,2 / 100 = 0,50 кг;

Zn: 249,9 × 0,67 / 100 = 1,67 кг;

Fe: 249,9 × 0,8 / 100 = 2,0 кг;

Ni: 249,9 × 0,14 / 100 = 0,35 кг.

Лом класса А, группа I:

Cu: 343,0 × 1,30 / 100 = 4,46 кг;

Si: 343,0 × 0,60 / 100 = 2,06 кг;

Mg: 343,0 × 0,93 / 100 = 3,19 кг;

Mn: 343,0 × 0,32 / 100 = 1,10 кг;

Zn: 343,0 × 0,52 / 100 = 1,78 кг;

Fe: 343,0 × 0,63 / 100 = 2,16 кг;

Ni: 343,0 × 0,03 / 100 = 0,10 кг.

Лом класса А, группа II:

Cu: 77,42× 3,35 / 100 = 2,59 кг;

Si: 77,42 × 3,72 / 100 = 2,88 кг;

Mg: 77,42 × 1,87 / 100 = 1,45 кг;

Mn: 77,42 × 0,54 / 100 = 0,42 кг;

Zn: 77,42 × 3,02 / 100 = 2,34 кг;

Fe: 77,42 × 1,16 / 100 = 0,90 кг;

Ni: 77,42 × 0,10 / 100 = 0,08 кг.

Расчетный состав шихты в килограммах и в процентах определяем по формулам (6-7):

Cu: 1,27 + 3,75+4,46+2,59 = 12,08 кг;

100 × 12,08 / 920,58= 1,31 %;

Si: 21,52+20,24+2,06+2,88= 46,70 кг;

100 × 46,70 : 920,58 = 5,07 %;

Mg: 1,50+1,17+3,19+1,45 = 7,31 кг;

100 × 7,31 : 920,58 = 0,79 %;

Mn: 0,53+0,5+1,1+0,42= 2,54 кг;

100 × 2,54 : 920,58 = 0,28 %;

Zn: 0,88+1,67+1,78+2,34 = 6,67 кг;

100 × 6,67 : 920,58= 0,72 %;

Fe: 1,78+2,0+2,16+0,90 = 6,84;

100 × 6,84 : 920,58 = 0,74 %;

Ni: 0,18+0,35+0,1+0,08 = 0,71 кг;

100 × 0,71 : 920,58 = 0,08 %.

Масса расплава в печи с учетом 3,5 % угара компонентов алюминиевого сырья составит (8):

М_Р = 920,58× 0,965 = 888,36 кг.

Полученный заданный состав совпадает с данными экспресс-анализа.

По весу нетто рассчитываются весовые количества компонентов в печи по формуле (9):

Cu: 888,36 × 1,31 : 100 = 11,64 кг;

Si: 888,36× 5,07 : 100 = 45,04 кг;

Mg: 888,36 × 0,79 : 100 = 7,02 кг;

Mn: 888,36 × 0,28 : 100 = 2,49 кг;

Zn: 888,36 × 0,72 : 100 = 6,40 кг;

Fe: 888,36 × 0,74 : 100 = 6,57 кг;

Ni: 888,36 × 0,08 : 100 = 0,71 кг.

Проводится сравнительный анализ полученного сплава на соответствие с заданным составом (таблица 1 приложения В).

Результат сравнения:

Mn, Zn, Fe, Ni - соответствует, Si, Cu, Mg - не соответствует, недостаток компонен-та, необходима корректировка;

Количество легирующих и расшихтовочных материалов:

Из продолжение приложения В, таблица 1 следует , что содержание кремния ,меди и магния не входит в нормативы.

Медь вводится в виде кусковых отходов (обрезь) по ГОСТ 1639–93 [5]. Количество легирующего металла в добавке принимаются за 100%.

Количество вводимой в шихту меди определяется по формуле (8):

D_Cu = 888,36 × (2,56 – 1,32) : 100 = 11,02 кг или с учетом угара 2 %:

D_Cu = 11,02 × 1,02 = 11,24 кг.

Кремний вводится в виде кускового кристаллического по ГОСТ 2169–69 [7]. Количество вводимого в шихту кремния определяется по формуле (8):

D_Si = 888,36 × (10,45 – 4,82) : 100 = 50,01 кг или с учетом угара 10 %:

D_Si = 50,01 × 1,10 = 55,02 кг.

Для удаления избыточного магния в качестве рафинирующего флюса используется криолит технический ГОСТ 10561-93 в смеси с солями NaCl и KCl. Принимаем расход криолита 10 кг на 1 кг удаляемого магния. Массу магния, находящегося в расплаве индукционной плавки, определяем по формуле

М^Mg_p = М^Mg* М_p /100 =0,79*888,36/100 = 7,02кг

Массу магния, которую необходимо удалить из расплава в шлак, определяем по формуле:

М^Mg_ш = (М^Mg - М^Mg_ш)*М_р /100 =(0,79-0,35)*888,36/100 = 3,91кг, сл.

масса магния в сплаве после расшихтовки равна 7,02-3,91 = 3,11кг

Тогда масса криолита, необходимая для удаления избыточного магния из расплава, равна:

М_кр = Р*М^Mg_ш = 10*3,91 = 39,1кг

Криолит вводят в расплав в составе смеси, %: криолита – 40,NaCl – 40 и KCl – 20.

Полученный состав сплава после корректировки:

Вес нетто ванны расплава:

В = 888,36 + 50,01 + 11,02 - 3,91 + 39,1 = 984,58 кг.

Весовые содержания компонентов в ванне расплава:

- содержание по кремнию: С_Si = 45,04 + 50,01 = 95,05 кг.

- содержание по меди: С_Cu = 11,02 + 11,64 = 22,66 кг.

- содержание по магнию: С_Mg = 7,02-3,91 = 3,11 кг.

Конечный состав сплава определяется по формуле (11):

Cu: 22,66 × 100 : 984,58 = 2,30 %;

Si: 95,05 × 100 : 984,58 = 9,65 %;

Mg: 3,11× 100 : 984,58 = 0,32 %;

Mn: 2,36 × 100 : 984,58 = 0,24 %;

Zn: 6,20 × 100 : 984,58 = 0,63 %;

Fe: 6,36 × 100 : 984,58 = 0,65 %;

Ni: 0,66 × 100 : 984,58 = 0,067 % .

После корректировки содержание кремния , магния и меди , состав сплава соответствует стандарту.

Полученные данные вносятся в таблицу 1 приложения В.