содержание .. 10 11 12 13 ..

Проектирование и производство литых заготовок - часть 12

Таблица 1.25.

Угар элементов при выплавке чугуна, %.

Элементы

Пла-

виль-

ныйаг-

регат

Футе-

ровка

C Si Mn P S Cr Ni Cu Fe

Кис-

лая

8-(+8) 10-35 15-40 0 +(25-

100)

15-20 До 10

До

5-7

Вагран-

ка хо-

лодного

дутья

Основ

ная

10-

(+15)

35-

550

10-15

До

10-30 15-30 До 10 До

5-10

Кис-

лая

10-

(+8)

10-

(+10)

10-30 0 +(10-

50)

10-15

До 5

5-7

Вагран-

ка

горяче-

го

дутья

Основ

ная

10-

(+12)

20-25 10-20 До

20-50 10-20 До 5

До 5

5-10

Кис-

лая

+(-5-

10)

0 15-20 0 До 30 15-30

До

До 10

5-7

Дуговая

элек-

тропечь Основ

ная

+(3-5) 5-10 10-15 До

20-50 15-30 До

До

5-10

Кис-

лая

5-15 33-

(+5)

10-25

0 0 0 0 0 3-5

Индук-

ционная

печь*

Основ

ная

5-10

0 0 0 0 0 3-5

Кис-

лая

15-20

5-10

10-15

0 0 0 0 0 3-5

Индук-

ционная

печь** Основ

ная

10-15

8-12

0 0 0 0 0 3-5

* Печь промышленной частоты.
** Печь высокой частоты.

Методика расчета

1. Определяем состав металлической завалки:
а) магния (1,5

⋅ 100)/(100 – 4) = 1,562 кг;

б) меди (4,4

⋅ 100)/(100 – 2) = 4,490 кг;

в) марганца (0,6

⋅ 100)/(100-1,5) = 0,609 кг;

г) алюминия (93,5

⋅ 100)/(100-1,5) = 94,924 кг.

2. Определяем необходимое количество лигатур:
а) тройной лигатуры Al - Сu - Мn. Расчет ведется по марганцу

(0,609

⋅ 100)/10 = 6,09 кг.

С лигатурой вносятся:
марганца 0,609 кг;
меди (6,09

⋅ 4,0)/10 = 2,436 кг;

алюминия 6,09 - (0,609 + 2,436) = 3,045 кг.
б) двойной лигатуры Al - Сu. Расчет ведется по меди.
[(4,490 - 2,436)

⋅ 100]/50 = 4,108 кг.

С лигатурой вносятся: 2,054 кг меди и 2,054 кг алюминия;
в) двойной лигатуры Al - Mg. Расчет ведется по магнию.
(1,562

⋅ 100)/10= 15,620 кг.

С лигатурой вносятся:
магния 1,562 кг;
алюминия 15,62 - 1,562 = 14,058 кг;

г) определяем суммарное количество каждого компонента, вносимого ли-

гатурами:

меди 2,436 + 2,054 = 4,490 кг;
марганца 0,609 кг;
магния 1,56 кг;
алюминия 3,045 + 2,054 +14,058 = 19,157 кг.

3. Определяем количество алюминия, которое необходимо ввести в чистом

виде:

94,924 - 19,057 =75,867 кг.

4. Определяем массу каждой составляющей шихты на одну плавку сплава

(30 000 кг):

а) тройной лигатуры
(30000

⋅ 6,09)/100 =1827 кг;

б) двойной лигатуры
(30000

⋅ 4,108)/100= 1232 кг,

в) двойной лигатуры
(30000

⋅ 15,62)/100=4686 кг;

г) алюминия
(30000

⋅ 75,867)/100= 22760 кг.

Таким образом, шихта будет состоять из следующих компонентов, кг:
Алюминия марки А0

22760

Тройной лигатуры АМЦ 40-10

1827

Двойной лигатуры AM 50

1232

Двойной лигатуры АМг 10

4686

Всего:

30505

1.7.2. Графический метод расчета шихты

Графический расчет шихты применяется при сравнительно малом количе-

стве  шихтовых  материалов.  Для  большого  количества  компонентов  этот  метод
применяется лишь в качестве проверки по нескольким элементам. Метод доста-
точно  прост  и  удобен,  но  вследствие  сравнительно  малой  точности  применим
только  для  расчета  шихт  сплавов  с  большими  перепадами  верхних  и  нижних
пределов  содержания  основных  элементов.  К  графическим  методам  расчета
шихт относятся:

- метод параллельных координат;

- метод построения треугольника;
- метод построения многоугольника.
Пример расчета шихты методом параллельных координат по одному эле-

менту сплава шихты из двух компонентов. Требуется приготовить латунь Л70 в
количестве 1500 кг из отходов латуней Л90 и Л63. Их химический состав: Л70
Сu = 69…72%, Zn = 28…31%, для расчета принят оптимальный состав с Сu =
71%, Zn = 29%; Л90 - Сu = 88% , Zn = 12%; Л63 - Сu = 62%, Zn = 33%. Плавка
производятся в канальной индукционной печи ИЛК - 1,6. Угар при компактной
шихте Zn = 3,0%, Сu = 0,3%. С учетом угара в 100 кг сплава должно быть 71,21
кг меди; 29,9 кг цинка.

Построение графика параллельных координат (см. рис. 1.5).

Л63

Л90

Рис. 1.5. Пример расчета шихты методом параллельных координат.

От точки прямой АВ опускается перпендикуляр А1, равный недостатку со-

держания цинка в отходах Л90 по сравнению со сплавом Л70 (17,9 кг), и от точ-
ки В перпендикуляр В2, равный избытку цинка в Л63 по сравнению с Л70 (3,1
кг). Точка С прямой 1-2 делит АВ на отрезки в масштабе; АС = 84 кг и ВС = 16
кг, соответствующие количеству латуни Л63 = 84 кг и Л90 = 16 кг в шихте.

Проверка на содержание
Zn = (34

⋅ 33 + 16 ⋅ 12)/100 = 29,7 кг - это близко к заданному.

Составляем шихтовую карту
Шихтовые материалы:  Количество, кг
1) Отходы Л63   1260,0
2) Отходы Л90   240,0

Всего:

1500,0

1.7.3. Расчет шихты с применением ЭВМ

Ручной расчет шихты становится громоздким и утомительным, если число

шихтовых материалов превышает семь-восемь. Кроме того, в таком расчете не
участвует оценка стоимости шихтовых материалов. В связи с этим прибегают к
расчету щихты на ЭВМ. Использование ЭВМ позволяет найти оптимальный
набор шихтовых материалов по стоимости. Эта задача

обычно решается мето-

дами линейного программирования. Балансовые соотношения по расчетным
элементам и ограничениям по количеству шихтовых материалов при линейном
программировании могут быть заданы как в виде равенств, так и неравенств.
При этом нижний и верхний пределы по содержанию элементов устанавливают,

исходя из регламентируемого состава сплава с учетом отклонений, обусловлен-
ных колебанием содержания легирующих элементов.

Ограничения по числу компонентов шихты также задают в виде равенств

или неравенств. Кроме того, в число расчетных уравнений включают целевую
функцию, которая является математическим выражением общей стоимости
шихты:

Ц = Ц

/100 + Ц

/100

min,

(1.9)

где Ц - стоимость шихты для выплавки I т сплава, руб./т;
Ц

…Ц

- цены компонентов шихты, руб./т;

х…1 - масса каждого шихтового материала, необходимая для выплавки 100

кг сплава.

Таким образом, расчет оптимального состава шихты заключается в нахож-

дении минимального значения целевой функции Ц

min

при условиях-

ограничениях,  которые  представляют  собой  систему  балансовых  соотношений
по  всем  расчетным  легирующим  компонентам  сплава  и  примесям,  по  видам
шихтовых  материалов  (собственные  возвраты,  отходы  со  стороны,  свежие  и
вторичные металлы и сплавы) и по общему количеству шихты.

Практически задача сводится к введению в ЭВМ целевой функции и сис-

темы балансовых соотношений в натуральной форме или в виде матрицы из ко-
эффициентов целевой функции и балансовых соотношений и подаче команды
на расчет.

Аналитический метод расчета шихты
Данный метод расчета применяется при большом количестве шихтовых

компонентов и заключается в составлении систем уравнений, в которых неиз-
вестными являются содержания элементов в шихте и, например, в чугуне. Для
упрощения расчета задаются значениями двух или трех неизвестных. Количест-
во уравнений должно быть равно числу неизвестных. В этом методе также
удобно вести расчет на 100 кг шихты.

Допустим, что в отливках необходимо получить 1,9% Si и 0,65% Мn. В ва-

гранке примем угар кремния 10% и марганца 20%. Тогда с учетом угара в шихту
необходимо ввести кремния и марганца

Si = (1,9

⋅ 100)/(100 – 10) = 2,1%;

Мn = (0,65

⋅ 100)/(100 – 20) = 0,8% .

Допустим, что шихту можно приготовить из четырех сортов металла, хи-

мический состав которых по кремнию и марганцу приведен в табл.1.26.

В шихте возврат собственного производства составляет 40%, металличе-

ская шихта из трех сортов доменных чугунов - 60%.

Для того, чтобы убедиться, что можно составить шихту из компонентов,

приведенных в таблице, предварительно выясним возможность получения тре-
буемых содержаний кремния и марганца.

Среднее содержание кремния в доменных чугунах
Si =(2,1 + 2,3 + 2,2)/3 = 2,2%,
а в ломе 8%, откуда среднее содержание кремния в 100 кг шихты
Si = [(60

⋅ 2,2/100) + (40 ⋅ 2/100)] = 2,1 кг.

содержание .. 10 11 12 13 ..