Министерство образования Российской федерации

Тульский государственный университет

Кафедра СЛиТКМ

Литейные сплавы и плавка

Методические указания

по выполнению лабораторных работ

по курсу «Литейные сплавы и плавка»

Часть 1

Лабораторные работы № 1,2,3,4

Тула 2011

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА№1

ШИХТОВЫЕ МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ЧУГУНА.

РАСЧЕТ ШИХТЫ

ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ РАБОТЫ

Изучить химический состав, классификацию, ГОСТы металлических шихтовых материалов, флюсов и топлива, используемых для получения чугуна. Овладеть методикой расчета шихты для выплавки черных металлов.

ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

Шихтой называется рецептура исходных материалов, которые загружаются в печь и подвергаются плавке.

При плавке чугуна в литейных цехах металлическая шихта обычно состоит из доменных чушковых чугунов, лома (чугунного и стального), отходов собственного производства (литники, скрап, брак, всплески, стружка), а также различного рода низкопроцентных ферросплавов.

Для получения заданного состава и свойств шлака, применяют различные флюсы, руды и добавки. Кроме того, для плавки чугуна в вагранки применяют специальное ваграночное топливо: кокс, природный газ. Доменные чугуны различают на литейные, передельные и природнолегированные.

Литейные чугуны (ГОСТ 4832 – 80) выпускают обычные (маркировка Л) и рафинированные магнием (ЛР). Их подразделяют по содержанию кремния на марки, по содержанию марганца на группы, по содержанию фосфора на классы и по содержанию серы на категории (табл.1).

Таблица 1.

Химический состав литейного чугуна (ГОСТ 4832 – 80)

Марка чугуна

Массовая доля элементов, % (остальное Fe)

С

Si

Mn для групп

Р для классов

S, не более, для категорий

I

II

III

IV

А

Б

В

Г

Д

1

2

3

4

Л1 Л2 Л3 Л4 Л5 Л6

3.4-3.9 3.5-4.0 3.6-4.1 3.7-4.2 3.8-4.5 3.9-4.4

3.21-3.6 2.81-3.2 2.41-2.8 2.01-2.4 1.61-2.0 1.21-1.6

До 0.30

0.31 – 0.50

0.51 – 0.90

0.91 – 1.50

До 0.08

До 0.12

До 0.30

0.31 – 0.70

0.71 – 1.20

0.02

0.03

0.04

0.05

ЛР1 ЛР2 ЛР3 ЛР4 ЛР5 ЛР6 ЛР7

3.4-3.9 3.5-4.0 3.6-4.1 3.7-4.2 3.8-4.3 3.9-4.4 4.0-4.5

3.21-3.6 2.81-3.2 2.41-.2.8 2.01-2.4 1.61-2.0 1.21-1.5 0.81-1.2

До 0.30

0.31 – 0.50

0.51 – 1.0



До 0.08

До 0.12







0.005

0.010





Передельный чугун по ГОСТ 805 – 80 выпускают десятки марок: для сталеплавильного производства П1 и П2, для литейного производства ПЛ1 и ПЛ2, фосфористый ПФ1, ПФ2, ПФ3 и высококачественный ПВК1, ПВК2 и ПВК3 (табл.2)

Таблица 2.

Химический состав передельного чугуна (ГОСТ 805 – 80)

Марка чугуна	Массовая доля элементов, % (остальное Fe)
	Si	Mn для групп				Р, не более, для классов					S, не более для категорий
		I	II	III	IV	А	Б	В	Г	1		2	3	4	5
П1 П2 ПЛ1 ПЛ2	0.5-0.9 До 0.5 0.8-0.12 0.5-0.8	>0.5 >0.5 >0.3 >0.3	0.5-1.0 0.5-1.0 0.3-0.5 0.3-0.5	1.0-1.5 1.0-1.5 0.5-0.9 0.5-0.9	  0.9-1.5 0.9-1.5	0.1 0.1 0.08 0.08	0.2 0.2 .12 .12	0.3		0.01		0.02	0.03	0.04	0.05
ПФ1 ПФ2 ПФ3	0.9-0.12 0.5-0.9 До 0.5	1.0	1.5	2.0		0.3–0.7	0.7-1.5	1.5-2.0		0.03		0.05	0.07		
ПВК1 ПВК2 ПВК3	0.9-0.12 0.5-0.9 До 0.5	До 0.5	0.5-1.0	1.0-1.5		0.02	0.03	0.04	0.05	0.015		0.02	0.025		

Чугуны природнолегированные используют в основном трех видов: хромоникелевый (ТУ 14 – 15 – 84 – 79), титановый и титаномедистый (ТУ 14 – 15 – 4 – 74). Хромоникелевый чугун выпускают десяти марок – от ЛХН1 (0.2 % Ni + Co, 0.4 – 1.2 % Cr) до ЛХН10 (1% Ni + Co, 2.3 – 3.2 % Cr). Титановый чугун (БТЛ3 – БТЛ7)содержит 0.3 – 1.2% Ti, титаномедистый (БТМЛ3 – БТМЛ7) – 1 –3%Cu и 0.3 – 1.2% Ti.

Значительная часть шихты (более 50% при плавке в вагранках и почти 100% при плавке в индукционных печах) состоит из вторичных материалов. Этот чугунный и стальной лом, стружка стальная и чугунная, обрезь и т.п. Согласно ГОСТ 2787 – 86 металлолом подразделяется на две категории (А – нелегированный, Б – легированный), на два класса (стальной и чугунный) и на несколько видов (табл.3).

Ферросплавы это обширная группа металлических шихтовых материалов включает сплав железа с одним или несколькими легирующими элементами, часто применяют ферросплавы марганца и кремния. При выплавке чугуна наиболее низкопроцентные ферросплавы вводят в шихту, а высокопроцентные вводят в печь в конце плавки, присаживают в ковш или подают на желоб вагранки.

Ферромарганец (ГОСТ 4755 – 80) подразделяют на низкоуглеродистый (0.5% С), среднеуглеродистый (1 – 2% С) и высокоуглеродистый (7% С). В маркировке FeMn буква А обозначает пониженное содержание фосфора, К – пониженное содержание кремния, С – повышенное содержания кремния (табл.4).

Ферросилиций (ГОСТ1415 – 78) выпускают девяти марок от ФС20 до ФС90. В маркировке цифры показывают среднее содержание кремния в ферросилиции (табл.5).

Кроме указанных для корректировки шихты, легирования и модифицирования металла используют такие ферросплавы, как феррохром (ГОСТ 4757 – 79), силикомарганец (ГОСТ 4756 – 77), силикокальций (ГОСТ 4762 – 71), ферротитан (ГОСТ 4761 – 80), ферровольфрам (ГОСТ 17293 – 82), ферромолибден (ГОСТ 4759 –79) и др. для раскисления металла используют алюминий вторичный (ГОСТ 295 – 79Е).

Флюсы. При плавке чугуна в вагранке в качестве флюса применяют в основном известняк СаСО₃, который содержит СаО (52% - 1 сорт; 50% - 2 сорт; 49% - 3 сорт) и около 10% других примесей (SiO₂, Al₂O₃, Fe₂O₃, MgO, P₂O₅, SO₂). Кроме известняка для ваграночной плавки можно использовать кусковой мел, мрамор, а также известь (88 – 93% СаО), плавиковый шпат (не менее 75% СаF₂), доломит при основном процессе (~ 30% CaO, ~ 20% MgO, ~ 45% CO₂).

Таблица 3

Вторичные черные металлы, используемые в качестве металлической шихты в плавильных агрегатах литейных цехов (ГОСТ 2787 – 86).

Категория	Вид	№ вида	Общее обозначение	Плавильный агрегат
Стальной лом и отходы
А, Б А, Б А, Б А, Б А, Б А, Б А, Б А А А, Б А А. Б	Стальной лом и отходы №1 Стальной лом и отходы №2 Стальной лом и отходы №3 Шихтовые слитки Брикеты из стальной стружки Пакеты №1 Пакеты №2 Пакеты №3 Пакеты №4 Стальные канаты и проволока Стальная стружка №1 Стальная стружка №2	1 2 3 4 7 8 9 10 11 12 13 14	1А. 1Б 2А, 2Б 3А, 3Б 4А, 4Б 7А, 7Б 8А, 8Б 9А, 9Б 10А 11А 12А, 12Б 13А 14А,. 14Б	ДСП, ИСТ, В ДСП МП ДСП МП, ДСП, В МП, ДСП МП, ДСП МП, ДСП МП МП ДСП, ИСТ, ИЧТ МП
Чугунный лом и отходы
А, Б А А А, Б	Чугунный лом и отходы №1 Чугунный лом и отходы №2 Брикеты из чугунной стружки Чугунная стружка	16 17 20 21	16А, 16Б 17А 20А 21А, 21Б	ИЧТ, В ИЧТ. В В МП, ДСП, ИЧТ

Таблица 4.