Флюси для плавки чавуну

Флюси – мінеральні речовини, що додають в шихту для видалення золи з палива у вигляді шлаку, зниження температури плавлення шлаку, зміни його в’язкості і рідкотекучості.

При плавці чавуну у вагранці застосовують такі флюси:

1. Вапняк СаСО₃ – повинен містити 40-50% СаО, не більше 1% Si, мінімум сірки і фосфору; застосовують вапняк 3-х сортів; перед плавкою подрібнюють на куски розміром 25-100мм; знижує вміст сірки в чавуні, розріджує шлак; вводять в кількості 3% маси металічної шихти.

2. Мартенівський шлак (основний) – 25% SiO₂, 40% (CaO + MgO), ≤ 4% CaS, 20% (FeO + MnO); розміри кусків – 25-100мм, вводять в кількості 0,5-1,2% маси металічної шихти.

3. Плавиковий шпат CaF₂ – знижує в’язкість і температуру плавлення шлаку, буває 3-х сортів; роз’їдає футерівку, тому його вводять не більше 2% маси паливної робочої колоші.

Розрахунок шихти

Хімічний склад чавуну вибирають в залежності від призначення відливки і товщини її стінок. Знаючи товщину стінки відливки і необхідну структуру, визначають хімічний склад чавуну по структурних діаграмах або довідникових даних.

Для отримання чавуну потрібного хімічного складу необхідно підібрати компоненти шихти і розрахувати їх кількість в шихті. Шихту можна розраховувати аналітичним, графічним методом і методом підбору.

Зазвичай шихта для отримання сірого чавуну складається з:

• доменних чавунів – 30-40%;

• звороту власного виробництва – 15-30%;

• чавунного брухту – 15-25%;

• стального брухту – 10-15%;

• феросплавів – 2-3%.

При розрахунку шихти необхідно враховувати вигар елементів при плавці – їх окислення і перехід в шлак. Тому кількість хімічних елементів в шихті повинна бути більше, ніж у рідкому металі на величину вигару.

Вигар елементів при ваграночній плавці складає:

Si – 10-30%,

Mn – 15-25%,

Cr – 16-20%.

Кількість сірки при плавці збільшується (за рахунок сірки коксу). Пригар сірки складає в середньому 50%.

Вміст елементів в шихті з урахуванням вигару визначають за формулою

,

де Е_ш – вміст елементу в шихті, %,

Е – вміст елементу в металі відливки, %,

Х – вигар елементу, %.

Наприклад, вміст кремнію у відливці – 2%, вигар кремнію – 30%.

Кількість кремнію в шихті

Розрахунок шихти аналітичним методом

Метод полягає у складанні і рішенні системи рівнянь, у яких невідомим є вміст компонентів в шихті і в чавуні. Для спрощення розрахунку задаються значеннями двох або трьох невідомих.

Приклад розрахунку.

Розрахувати шихту для відливки з чавуну СЧ15 з середньою товщиною стінки 30мм.

1. Оскільки структура СЧ15 – П + Ф + Гр, а товщина стінки 30мм, то хімічний склад чавуну приймаємо такий:

С = 3,3%; Si = 2,2%; Mn = 0,8%; P ≤ 0,3%; S ≤ 0,15% (довідникові дані).

2. Визначаємо вміст елементів в шихті з урахуванням вигару.

Приймаємо вигар: Si – 20%; Mn – 15%; S - +40%.

3. Визначаємо кількість вуглецю, яке необхідно зашихтувати, за формулою

,

де С_ш – вміст вуглецю в шихті, %,

С – вміст вуглецю в рідкому металі, %.

4. Знаходимо кількість стального брухту в шихті для зниження вмісту вуглецю від 3,3 до 3%. Для цього складаємо балансне рівняння по вуглецю:

,

де а – вміст вуглецю в стальному брухті, %;

б – середній вміст вуглецю в чавунах (доменних чавунах, чавунному брухті, звороті виробництва), %;

в – кількість вуглецю в шихті, %;

х – кількість стального брухту, %.

Кількість вуглецю в стальному брухті приймаємо 0,3%, кількість вуглецю в чавунах беремо з хімічного складу прийнятих компонентів шихти, кількість вуглецю в шихті – 3% (розраховано раніше).

а = 0,3.

в = 3.

Підставляємо значення а, б, в у балансне рівняння:

;

;

;

5. Приймаємо такий склад шихти:

Зворот виробництва – 24%

Стальний брухт – 13%

Чавунний брухт – 23%

Доменні чавуни – 40%

6. Кількість доменних чавунів Л1 і Л2 визначаємо, складаючи балансне рівняння по кремнію, марганцю або фосфору.

х – кількість чавуну Л1;

40 – х – кількість чавуну Л2.

Складаємо балансне рівняння по фосфору:

;

;

Отже, кількість чавуну Л1 в шихті складає 14%, тоді кількість чавуну Л2: 40 – 14 = 26%.

7. Розрахунок показав, що в шихті не вистачає кремнію.

Нестача кремнію складає 2,75 – 2,38 = 0,37 кг.

Цю нестачу усуваємо підшихтовкою феросиліцієм марки ФС45.

Кількість ФС45: .

Результати розрахунків зводимо в таблицю (розрахунок виконуємо на 100кг шихти).

Найменування компонентів	Вміст у шихті, %	Вміст і кількість елементів у шихті
		C		Si		Mn		P		S
		%	кг	%	кг	%	кг	%	кг	%	кг
Рідкий метал		3,3		2,2		0,8		0,3		0,15
Вигар				20	0,55	15	0,14			40	0,05
Шихта		3,0	3,0	2,75	2,75	0,94	0,94	0,3	0,3	0,1	0,1
Чавунний брухт	23	3,2	0,74	2,1	0,48	0,9	0,21	0,2	0,05	0,1	0,023
Зворот	24	3,3	0,79	2,2	0,53	0,8	0,19	0,3	0,07	0,15	0,036
Стальний брухт	13	0,3	0,04	0,3	0,04	0,7	0,09	0,05	0,006	0,05	0,006
Всього у звороті і брухті	60		1,57		1,05		0,49		0,126		0,065
Необхідно внести	40		1,43		1,7		0,45		0,174		0,035
Доменний чавун Л1	14	3,5	0,49	3,6	0,50	1,1	0,15	0,5	0,07	0,07	0,01
Доменний чавун Л2	26	3,6	0,94	3,2	0,83	1,2	0,31	0,4	0,1	0,08	0,02
Всього в доменних чавунах			1,43		1,33		0,46		1,17		0,03
Всього у шихті			3,0		2,38		0,95		0,3		0,1

Контрольні питання:

1. З яких компонентів складається металічна шихта для плавки чавуну?

2. Як класифікують доменні чушкові чавуни?

3. Види і марки ливарних чушкових чавунів.

4. Види і марки переробних чушкових чавунів.

5. Застосування, види і марки феросплавів.

6. Яке паливо застосовують для ваграночної плавки чавуну та які властивості воно повинно мати?

7. Які флюси застосовують для ваграночної плавки чавуну та які його функції під час плавки?

8. *Як можна визначити хімічний склад чавуну при розрахунку шихти?

9. Які Ви знаєте методи розрахунку шихти?

10. *Як враховується вигар елементів під час плавки при виконанні розрахунку шихти?

11. **Уміти виконувати розрахунок шихти для плавки сірого чавуну у вагранці.

12. *** Вміти вибирати шихтові матеріали для плавки чавуну залежно від марки чавуну та умов виробництва.

Література: 1, с.221-231, 233-235, 2, с.120-131, 3, с.138-156.