1.2. Методика аналитического расчета шихты

Аналитический метод расчета шихты заключается в составлении нескольких уравнений, которые решаются совместно. Расчет проводится в следующей последовательности:

1. Выписывается химический состав выплавляемого сплава в соответствие с ГОСТом.

2. Усредняется содержание основных элементов сплава.

3. Выбирается тип плавильного агрегата и условия проведения плавки.

4. Определяется угар по элементам (см. приложение 1).

5. Рассчитывается количество элементов в шихте с учетом угара при плавке по формуле (1.1) и находится общая масса шихты. Целесообразно расчет вести на 100 кг сплава, тогда масса элементов в кг и их процентное содержание численно совпадают.

6. Составляется таблица с перечнем и конкретным химическим составом исходных шихтовых материалов, которые обозначаются Х₁, Х₂, Х₃ … Х_К, где к – количество компонентов шихты. Цель расчета состоит в определении количества шихтовых материалов, т.е. в отыскании величин Х₁, Х₂, Х₃ … Х_К.

7. Составляется система балансовых уравнений по легирующим элементам и количеству шихты

(1.2)

(1.3)

где М – общая масса шихты, кг; С_ij – содержание j ^го элемента в i ^ом компоненте шихты, %; Э_Шj – количество j ^го элемента в шихте, рассчитанное по формуле (1.1), кг.

Общее количество уравнений в системе должно быть не менее количества компонентов шихты.

8. Решается система линейных алгебраических уравнений и производится проверка расчета по уравнениям (1.2) и (1.3).

9. При необходимости проводится проверка соответствия требованиям ГОСТа по содержанию примесей в шихте по уравнению

% . (1.4)

10. Составляется шихтовая карта.

1.3. Варианты контрольных заданий

В соответствии с вариантами заданий, представленными в табл. 1.1, рассчитать шихту аналитическим методом. Химические составы сплавов и шихтовых материалов представлены в приложении 2.

Пример выполнения задания (вариант «Пример» в табл. 1.1).

Химический состав сплава БрО5Ц5С5 по ГОСТ 613-79 следующий, %: Sn – 4,0…6,0; Zn – 4,0…6,0; Рb – 4,0…6,0; Cu – остальное. Примеси, %, не более: Sb – 0,5; Fe – 0,4; Si – 0,05.

Усредненное содержание основных компонентов, %: Sn – 5,0; Zn – 5,0; Pb – 5,0; Cu – 85,0.

Плавка сплава БрО5Ц5С5 производится в индукционной тигельной печи при некомпактной шихте. Угар по элементам: Sn – 1,5 %; Zn – 5 %; Pb – 1,5 %; Cu – 1 %.

Для удобства расчет проводится на 100 кг сплава. В 100 кг сплава БрО5Ц5С5 должно содержаться 5 кг олова, 5 кг цинка, 5 кг свинца, 85 кг меди. Количество этих элементов в шихте с учетом угара при плавке рассчитывается по формуле (1.1):

кг;

кг;

кг;

кг.

Общая масса шихты составляет 101,28 кг.

Для получения сплава БрО5Ц5С5 предлагается использовать возвраты бронзы БрО5Ц5С5 (50 %), отходы бронз БрО10Ц2 (ГОСТ 613-79), БрС30 (ГОСТ 493-79) и латуни ЛЦ40С (ГОСТ 17711-93), медь марки М3 (ГОСТ 859-78).

Химический состав исходных шихтовых материалов и принятые обозначения приведены в табл. 1.2. В соответствии с уравнениями (1.2) и (1.3) составляются балансовые уравнения по легирующим элементам и количеству шихты:

Х₁ + Х₂ + Х₃ + Х₄ + Х₅ = 101,28 (баланс по количеству шихты), (1.5)

(баланс по олову), (1.6)

(баланс по цинку), (1.7)

= 5,08 (баланс по свинцу), (1.8)

(ограничение по количеству возврата). (1.9)

Таблица 1.2