* Примечание. В состав доменного чугуна на ряду с литейным чугуном входит 5 – 10% передельного чугуна. По практическим данным содержание углерода в передельном чугуне составляет 4 – 5%.
Таблица 7.
Примерный химический состав лома, стружки и возврата собственного производства для вагранок, %
|
Составляющие металлошихты |
С |
Si |
Mn |
P |
S |
|
СЧ обыкновенного качества КЧ Стальной лом Стружка чугунная брикетированная Возврат собственного производства |
3.2 – 3.5 3.0 – 3.5 – 0.3 3.2 – 3.4 3.0 – 3.3 |
1.8 – 2.5 0.6 – 1.3 до 0.4 2.2 – 2.6 1.5 – 2.0 |
0.5 – 0.9 0.4 – 0.6 0.3– 0.9 0.6 – 1.0 0.7 – 1.1 |
0.2–0.5 до 0.2 до 0.05 до 0.3 0.1–0.3 |
– 0.15 0.05– 0.15 до 0.05 до 0.15 0.1 – 0.15 |
Концентрация элемента в процессе плавки изменяется, так как происходит либо угар, либо пригар элемента. В связи с этим первым этапом расчета шихты является деление ее среднего химического состава исходя из требуемого химического состава жидкого сплава. Угар (пригар) элементов можно принять по опытным данным (табл. 8) как среднестатистический, то среднее содержание каждого элемента в шихте (аШХ) можно определить из формулы
где
аЖ
– содержание элемента в жидком металле;
ΔЭ
– изменение содержания элемента в
процессе плавки, %.
Затем по среднему составу шихты рассчитывают массовые доли ее компонентов.
Этот расчет можно производить тремя методами: графическим, аналитическим и методом подбора путем решения системы уравнений.
Практически, при ограниченном числе известных компонентов шихты, применяют метод подбора. При этом массовые, доли компонентов обычно выражают в процентах, а решение записывают в виде таблиц.
При значительном числе компонентов шихты рассчитать ее состав целесообразнее с использованием ЭВМ методом линейного программирования. При этом задачу расчета шихты совмещают с задачей ее оптимизации.
Критерием оптимизации выбирают стоимость шихты. Для этого систему линейных уравнений дополняют рядом ограничений, а каждое из уравнений системы представляют в виде двух неравенств, в одном из которых указан в качестве ограничения верхний предел содержания данного элемента в шихте, в другом – нижний предел содержания данного элемента в шихте.
Рассмотрим в качестве примера расчет ваграночной шихты методом подбора.
Предположим, что нам необходимо выплавить серый чугун марки СЧ 20 (ГОСТ 1412 – 85) имеющий химический состав, % : С = 3.3 – 3.5; Si = 1.4 – 2.4; Mn = 0.7 – 1.0; P <= 0.2; S <=0.15.
Принимаем на основе опытных данных (табл.8) следующий угар и пригар элементов: +10% для С, -12% для Si, -20% для Mn, Р – не изменяется и +50% для S.
Для получения расчетного состава шихты и химического состава жидкого металла составим табл.9.
В графу 1 вписываем принятые компоненты шихты.
В графу 2 по данным табл.6 в первом приближении вносим количество принятых компонентов шихты, из расчета, что общее их количество в шихте должно быть равно 100%.
|
Таблица 8. Изменение содержания элементов при плавке чугуна. |
Угар (-) и пригар (+) элементов в % от содержания в шихте |
Ti |
- - 20-50 - 30-60 - 30-60
-- - 30-60 - 30-60 |
не синтетический чугун
синтетический чугун
синтетический чугун
синтетический чугун |
Примечание: верхний предел изменения содержания С при плавке в вагранке относится к шихте, в составе которой имеется 90% стального лома. |
|
Mo |
- До 10 - до 5 - до 5
-- - до 10 - до 10 | ||||
|
Cu |
- До 10 - до 5 - до 5
-- - до 10 - до 10 | ||||
|
Ni |
- До 10 - до 5 - до 5
-- - до 10 - до 10
| ||||
|
Cr |
- - 15-30 - 10-20 - 10-20 - 25-45 - 15-30 - 15-30
-- - 5 –30 - 12
-- | ||||
|
P |
0
0 - до 10
0
0 - до 10
0
0
0
-- | ||||
|
S |
+ + 20-100 + + 10-50 - 20-50 - 20-40 - до 30 - 20-50
0
0
0
-- | ||||
|
Mn |
- - 15-40 - - 20-30 - - 10-20 - - 25-35 - - 10-20 - - 10-15 - - 1.5-33.7 - - 10-20 - 10 - 5 | ||||
|
Si |
- - 10-35 - - 10-18 - - 20-25 - - 20-30
-- - - 5 – 10 - - 3.1-13 - - 5 – 15 - - 7 – 8 - - 5 – 10 | ||||
|
C |
- + 10-360
--
-- - - 10-15 - - 5 – 10 - - 3 – 5 - - 1.1-6.4 - - 10-20 - - 10-20 - - 5 – 10 | ||||
|
Характеристика плавильных агрегатов |
I. Вагранка коксовая А) кислая: 1) холодное дутье
2) горячее дутье
Б) основная. Горячее дутье
II. Вагранка газовая кислая III. Дуговая электропечь А) кислая
Б) основная IV. Индукционная электропечь А) кислая
Б) нейтральная высокоглиноземистая
В) основная | ||||
|
Таблица 9. Примерный расчет шихты методом подбора.
|
Содержание элементов. |
S |
Всего кг |
12 |
0.008 |
0.004 |
0.004 |
0.007 |
0.042 |
0.007 |
0.072 |
0.036 |
0.108 |
|
% в исходном компоненте |
11 |
0.04 |
0.04 |
0.04 |
0.07 |
0.12 |
0.05 |
-- |
+ 50 |
-- | |||
|
P |
Всего кг |
10 |
0.044 |
0.022 |
0.020 |
0.015 |
0.07 |
0.007 |
0.178 |
0 |
0.178 | ||
|
% в исходном компоненте |
9 |
0.22 |
0.22 |
0.20 |
0.15 |
0.20 |
0.05 |
-- |
0 |
-- | |||
|
Mn |
Всего кг |
8 |
0.24 |
0.12 |
0.125 |
0.08 |
0.32 |
0.09 |
0.98 |
.020 |
0.78 | ||
|
% в исходном компоненте |
7 |
1.20 |
1.20 |
1.25 |
0.85 |
0.90 |
0.60 |
-- |
- 20 |
-- | |||
|
Si |
Всего кг |
6 |
0.68 |
0.26 |
0.10 |
0.24 |
0.61 |
0.03 |
1.92 |
0.23 |
1.69 | ||
|
% в исходном компоненте |
5 |
3.40 |
2.60 |
1.00 |
2.40 |
1.75 |
0.20 |
-- |
- 12 |
-- | |||
|
С |
Всего кг |
4 |
0.73 |
0.38 |
0.45 |
0.33 |
1.10 |
0.03 |
3.02 |
0.30 |
3.32 | ||
|
% в исходном компоненте |
3 |
3.65 |
3.80 |
4.50 |
3.30 |
3.15 |
0.20 |
-- |
+ 10 |
-- | |||
|
Вес компонентов шихты, кг |
2 |
20 |
10 |
10 |
10 |
35 |
15 |
100 |
-- |
-- | |||
|
Компоненты шихты |
1 |
Литейный чугун Л1 |
Литейный чугун Л3 |
Передельный чугун ПЛ1 |
Стружка чугунная брикетированная |
Возврат собствен – ного производства |
Стальной лом |
Всего в шихте, % |
Угар и пригар, % |
Состав жидкого металла, % | |||