Проектирование и производство литых заготовок - часть 13

 

51

Таблица 1.26. 

Химический состав шихты, %. 

Компоненты 

Содержание 

Si 

Мn 

Литейный чушковый 

чугун 

А 
Б 

С 

Возврат собственного 

производства 

 
 

х 
y 

z 

40 

 
 

2,1 
2,3 
2,2 
2.0 

 
 

0,9 

0.95 

0,8 
0,7 

 

Аналогично определяем содержание марганца 
Мn = 60/100((0,9 + 0,95 + 0,8)/3) + (40/100) 0,7 = 0,81 кг.  
Для  нахождения  неизвестных  величин  х,  у,  z  составляем  три  уравнения, 

причем массу шихты при расчете принимаем равной 100 кг. Тогда содержание 
компонентов в процентах будет равно их массе в килограммах. 

Первое уравнение 
x + y + z + 40 = 100 или х + у + z = 60.  
Второе уравнение для кремния 
1,1x + 2,3у + 2,2z + 40 

⋅ 2,03 = 100 ⋅ 2,1 или 1,1х + 2,3у + 2,2z = 130.  

Третье уравнение для марганца 
0,9x + 0,95у + 0,8z + 40 

⋅ 0,7 = 100 ⋅ 0,8 или 0,9х + 0,95у + 0,8z = 52. 

Выразив x через у и z, после преобразования получим два уравнения с дву-

мя неизвестными 

0,2у + 0,1z  = 4 и 0,lу - 0,1z  = -2.  
После сложения обоих уравнений находим у: 
0,25у = 2,0, откуда у = 8.  
Подставив в одно из уравнении значение у, получим z = 24. 
Величину х найдем из уравнения 
х + 8 + 24 = 60, откуда х = 28. 
На основании проведенного аналитическим методом расчета можно напи-

сать состав шихты на 100 кг металлической завалки 

Чугун сорта   

 

 

 

 

Содержание, кг  

А 

 

 

 

 

 

 

 

28,0 

Б  

 

 

 

 

 

 

 

8,0 

С 

 

 

 

 

 

 

 

24,0 

Возврат собственного производства. 

  40,0 

Итого 

       100,0 

Расчет шихты на ПЭВМ 
Требуется  рассчитать  шихту  для  получения  сплава  марки  АЛ4-1  в  индук-

ционной  тигельной  печи  (шихта - компактная).  Химический  состав  сплава  и 
шихтовых материалов, а также необходимые для составления матрицы данные 
приведены в табл.1.27. 

 

52

Для сплава АЛ4-1 основными контролируемыми примесями являются Fe, 

Сu и Zn. Содержание основных и примесных элементов  в лигатурах Al - Mg - 
Mn, Al - Mn, Al - Mg и Al - Ti определяется исходя из содержания этих элементов 
в  лигатурах,  а  также  химического  состава  первичных  металлов,  используемых 
для приготовления лигатур (табл. 1.28) и определяется по формуле 

%

100

y

x

Э

i

i

лиг

∑

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(1.10) 

где Э

лиг

 - фактическое содержание элемента в лигатуре, %;  

х

i

 - содержание элемента в первичном металле, %; 

y

i

 - регламентированное содержание элемента в лигатуре, %. 

Матрица  для поиска оптимального состава шихты с использованием сим-

плексного метода представлена в табл.1.29. 

Расчет шихты ведут, используя программу 

SHIXTA

, разработанную во Вла-

димирском государственном университете. Сначала задают размеры матрицы 

m

 

и 

n

 (в данном примере 

m

 = 

n

 = 11), затем вводят верхний н нижний пределы со-

держания основы сплава и легируюших элементов, предельно допустимые  со-
держания примесных элементов и саму матрицу. 

После выполнения расчета получены следующие значения переменных 

X

i

: 

X

1

 =0,15178;   

X

5

 =0,00091; 

X

9

 = 0,02456; 

X

2

 = 0;   

 

X

6

 = 0;  

 

X

10

 = 0; 

X

3

 =0,65504;   

X

7

 =0,01546;  

X

11

 = 0.; 

X

4

 

=0,17766;   

X

8

 = 0; 

Т. е. шихта для получения сплава АЛ4-1 состоит из 6 компонентов, взятых 

в количестве, кг: 

Алюминий марки А85 

   15,178 

Силумин марки СИЛ00 

   65,504 

Силумин марки СИЛ1 

   17,766 

Титановая губка марки ТГ100 

  0,091 

Лигатура 

Al

 – 

Mg

 – 

Mn

 

   1,546 

Лигатура 

Al

 – 

Mn

 

    2,456 

Итого 

      102,541 

Расчетное содержание сплава, легирующих и примесных элементов в ших-

те составляет, %: 

Al

 – 92,475; 

Mg

 – 0,309; 

Si

 – 10,660; 

Mn

 – 0,508; 

Ti

 – 0,152; 

Fe

 – 0,24891; 

Cu

 

– 0,02696; 

Zn

 – 0,06965; 

Σ

 - 0,6. 

Стоимость компонентов шихты для приготовления сплава АЛ4-1 составля-

ет 928,41 руб/т. 

 

Контрольные вопросы 

1. 

Как  производится  выбор  шихтовых  материалов  для  получения 

сплава? 

2. 

Как производится расчет шихты арифметическим методом? 

3. 

Как производится расчет шихты графическим методом? 

4. 

Как производится расчет шихты с применением ЭВМ? 

 

3

Таблица 1.27. 

Химический состав сплава и шихтовых материалов и исходные данные для составления матрицы.

 

Содержание элементов % 

основные 

примесные 

Элементы 

Mg Si Mn Ti  Al Fe Cu Zn 

Σ

 

Обо-
значе-
ние 

Цена, 
руб/т* 

Хим. состав сплава 

% 

0,17-
0,30 

8,0-
10,5 

0,2-0,5

0,08-
0,15 

88,55-
91,55 

0,30 0,1 0,3 0,6 - 

- 

Угар элементов 

% 

3 1,5 

1,5 

1,5 

1 - - - - -  - 

Хим. состав сплава с 

учетом угара % 

0,175-
0,309 

8,122-
10,66 

0,203-
0,508 

0,081-
0,152 

89,444
-
92,475

0,3 0,1 0,3 0,6 - 

- 

Алюминий марки 

А85 

- 0,06 

- 0,01 

99,85 

0,08 0,01 0,02 0,15 Х

1 

985 

Алюминий марки А5 - 

0,3 

- 

0,03  99,5  0,3 0,02 0,06 0,5 Х

2 

780 

Силумин марки СИ-

ЛОО 

- 

13,0 0,05 0,05 89,52 0,2 0,03 0,08 0,48 Х

3 

905 

Силумин марки 

СИЛ1 

- 

12,0 0,05 0,15 86,64 0,5 0,03 0,08 1,36 Х

4 

805 

Магний марки Мг90 

99,9 0,01 0,04 - 

0,02 0,04 0,005 - 

0,1  Х

5 

1130 

Титановая губка 

марки ТГ100 

- 0,02 

- 99,69 

- 0,07 

- - 0,31 

Х

6 

2640 

Лигатура 

Al

-

Mg

-

Mn

 19,98 0,072 9,658 0,14  69,864 0,55 0,011 - 

0,51 Х

7 

1048 

Лигатура 

Al

-

Mg

  9,99  0,091 0,004 0,018 89,822 0,11 0,009 - 

0,19 Х

8 

1010 

Лигатура 

Al

-

Mn

 - 

0,09 9,65 0,018 

89,82 0,34  0,012 - 

0,53  Х

9 

996 

Лигатура 

Al

-

Ti

  - 

0,096 - 

5,004 94,81 0,12  0,009 - 

0,21  Х

10 

1080 

Сплав АК2  0,2 9,5 0,2 -  87,7 0,8 1,0 0,5 2,4 Х

11 

750 

* Цены на 1 января 1991 года. 

 

 

4

Таблица 1.28. 

Химический состав первичных металлов и лигатур. 

 

Содержание элементов % 

основных 

примесных 

Марка метал-

ла, лигатуры 

Mg Si Mn Ti  Al Fe Cu Zn 

Σ

 

Цена, 

руб. /т* 

Алюминий 

марки А8 

-  0,1  -  0,02 99,8 0,12 0,01  -  0,2  895 

Магний мар-

ки Мг90 

99,9 0,01 0,04  -  0,02 0,04 0,005  - 

0,1  1130 

Марганец 

Мр1 

- - 

96,5 

- - 2,3 

0,03 

- 3,5 

1000 

Титановая 

губка марки 

ТГ100 

- 0,02 - 99,69 - 0,07 -  - 0,31 

2640 

Лигатура 

Al

-

Mg

-

Mn

 (70-

20-10) 

19,98 0,072 9,658 0,014 69,864 0,55 0,011  -  0,51  1048 

Лигатура 

Al

-

Mg

 (90-10) 

9,99 0,091 0,004 0,018 89,822 0,11 0,009  -  0,19  1010 

Лигатура 

Al

-

Mg

-

Mn

 (70-

20-10) 

-  0,09  9,65 0,018 89,82 0,34 0,012  -  0,53  996 

Лигатура 

Al

-

Ti 

(95-5) 

- 0,096 - 5,004 

94,810 

0,12 

0,009 -  0,21 1080 

* Цены на 1 января 1991 года.