Составление и расчет шихты

Составление и расчет шихты

  • Без рубрики
  • Полезные советы
  • Проектирование зданий и домов
  • Художественная ковка
  • О металле, инструменте и оборудовании
  • Инструмент и изделия
  • Отделка изделий
  • Художественное литье
  • Пресс-формы
  • Модели
  • Покрытия моделей
  • Материалы и оборудование
  • Плавка металла и заливка форм
  • Расчет шихты
  • Литье ювелирных отливок
  • Поверхность отливок
  • Дефекты отливок
  • Микролитье
  • Получение отливок
  • Древнерусское литье

Горн, как известно, представляет собой металлургическую.
Читать полностью

На дворе XXI век и совсем неудивительно, что современные.
Читать полностью

Составление и расчет шихты

При выборе и расчете шихты учитывают особенности отдельных шихтовых материалов, их физико-химические свойства. Кроме того, необходимо принимать во внимание методику ведения процесса плавки, конструкцию применяемого плавильного агрегата и род топлива (отражательные или тигельные печи, электрические или работающие на жидком или газообразном топливе), так как это в большей степени влияет на величину потерь металлов при плавке.

Для расчета шихты необходимо иметь следующие данные: 1) химический состав приготовляемого сплава, принимаемый за основу при расчете шихты; 2) исходный состав исходных шихтовых материалов; 3) величину потерь металлов в процессе приготовления сплава (угар).

Химический состав приготовляемых сплавов и допускаемые пределы содержания отдельных компонентов устанавливаются соответствующими ГОСТами или техническими условиями.

Обычно расчет шихты ведется по одному из двух методов.

1. По среднему химическому составу сплава. Например, для алюминиевой бронзы марки БрАЖ9-4 средний химический состав, по которому можно вести расчет шихты, будет: 9 % А1; 4 % Fe и 87 % Си.

2. По оптимальному химическому составу, при котором сплав имеет наилучшие технологические и эксплуатационные свойства. В отдельных случаях оптимальный состав может не отличаться от среднего химического состава.

При расчете шихты для приготовления сплавов АК6 и Д1б содержание меди следует принимать по верхнему пределу, что способствует снижению склонности сплавов к трещинообразованию. Содержание железа должно быть на нижнем пределе для уменьшения ликвации. Содержание магния и кремния принимается по нижнему пределу.

Обычно расчет шихты ведется на 100 кг готового сплава (в отличие от драгоценных металлов, где расчет ведется на 100 г сплава), т. е. при расчете определяется необходимое количество шихтовых материалов, которое нужно загрузить в печь, чтобы получить 100 кг готового сплава. При расчете увеличиваются потери, получающиеся в процессе приготовления сплава, или так называемый угар.

Угар складывается из потерь вследствие испарения, потерь в результате взаимодействия жидкого металла с атмосферой печи и образования не растворимых в металле соединений (из них наибольшее значение имеют оксиды) и потерь вследствие взаимодействия сплава и футеровки печи. Угар можно учитывать не по всем компонентам сплава, а только по одному из наиболее угораемых. Угар остальных компонентов может быть учтен, если считать их в шихте по верхнему пределу содержания, указанному в ГОСТе.

В случае необходимости иметь более точный расчет шихты надо учитывать угар отдельно по каждому компоненту. 0 величине угара судят по разности весов загруженной шихты и полученного жидкого или твердого металла или сплава.

Угар различных при плавке в различных условиях в пределах, приведенных ниже, на примере выплавки медных сплавов.

При расчете шихты встречаются четыре вида сочетаний шихтовых материалов:

1) шихта только из первичных металлов;

2) шихта как из первичных металлов, так и из первичных или вторичных сплавов и лигатур;

3) шихта из отходов, возвратов с применением первичных металлов и лигатур;

4) шихта только из отходов, возвратов и ломов.

Наиболее часто встречается в практике третий случай составления шихты, так как у любого плавильщика в процессе плавок образуются разнообразные отходы, которые используются в качестве шихтовых материалов, — их называют отходами собственного производства или возвратами.

Кроме отходов собственного производства литейщики используют разнообразные ломы и отходы, поступающие со стороны. Количество возвратов и отходов, которое должно быть использовано в качестве шихтового материала при приготовлении сплавов, оговорено в инструкциях и технологических картах. Примерные составы шихт при приготовлении различных сплавов, наиболее часто встречающихся при изготовлении художественных отливок.

Как правило, при литье отливок из благородных металлов расходуется больше первичных металлов, а при литье художественных отливок для статуарного литья и отливок средней пластики — больше отходов лома и вторичных металлов.

Расчет шихты для плавки чугуна в вагранке

Составление шихты — подбор материалов, обеспечивающих их в процессе плавки в вагранке заданный химический состав чугуна и нужные механические показатели прочности при минимальной стоимости жидкого металла. В табл 10 приведены марки и составы серого чугуна, применяемого для наиболее характерных отливок в основных отраслях машиностроения. По ней технологи в соответствии с условиями работы отливки в машине выбирают пределы отклонений основных элементов в чугуне и определяют химический состав отливки. Этот состав корректируют в каждом отдельном случае в зависимости от условий и характера производства, исходных материалов, условий изготовления отливки (формовка по-сырому, по-сухому, литье в кокиль и т.п.).

Читайте также:  Нива 4х4 Бронто технические характеристики,комплектации,цены

Состав ваграночной шихты и требования, предъявляемые к ней

Все шихтовые материалы должны подаваться в завалку в оптимальных количествах для обеспечения нормального хода плавки (при минимальном угаре элементов, входящих в состав материалов, и минимальной стоимости жидкого чугуна). При этом желательно полностью использовать возврат собственного производства. На основании многолетнего опыта работы отечественных заводов выбран, примерный состав шихты для чугунов разных марок (табл. 11 ).

Шихтовые материалы, поступающие на завод, применяют только после проведения лабораторных анализов, подтверждающих сертификатные данные. Шихтовые материалы должны храниться строго по маркам в отдельных закромах. Для чушковых чугунов, как правило, не требуется какой-либо разделки. Природно-легированные чугуны делят на куски массой 10—15 кг, ферросплавы измельчают до получения кусков массой 0,5—5 кг. Чугунный лом, если масса отдельных кусов более допустимой, разбивают копром. Стальной лом разделывают с помощью газовой резки; размеры кусков не должны превышать 1/3 диаметра вагранки. Литники и бракованные детали, если они не прошли очистку в галтовочном барабане термоочистного отделения, должны быть очищены на складе шихты.

Исходные данные для расчета шихты

Расчет шихты сводится к определению массы металлической завалки (шихты), необходимой для выполнения литейным цехом заданной ему программы, и определения состава шихты по принятому химическому составу жидкого металла с учетом угара элементов при плавке в вагранке.

Масса металлической завалки на программу литейного цеха складывается из следующих статей: массы годных отливок, выпускаемых цехом на заданный период; массы возврата (бракованных деталей, литников и прибылей); массы безвозвратных потерь (угар элементов), потерь металла при разливке (брызги, сливы, всплески и пр.).

Масса возврата может быть определена как сумма масс литников и бракованных отливок, обнаруженных в литейном цехе и цехе механической обработки. При плавке чугуна в вагранке безвозвратные потери принимают равными 4—5 % общей массы металлозавалки. Более точно их определяют в цехе, где рассчитывают шихту.

Способы расчета шихты

По заданному химическому составу чугуна отливки определяют средний химический состав шихты. Для этого надо знать, как изменяется химический состав компонентов шихты во время плавки. Поскольку угар или пригар отдельных элементов зависит от многих факторов и для разных условий плавки может изменяться в определенных пределах (см. табл. 9), их надо определять опытным путем для каждого конкретного случая. Вначале рассчитывают шихту по средним значениям угара или пригара данного элемента, указанным в справочниках, а затем по результатам плавок уточняют процент угара или пригара для данного плавильного агрегата.

Содержание углерода в шихте можно подсчитать по формуле

где Сж — содержание углерода в жидком металле, %; δ — содержание стального углерода в шихте %; К — степень науглероживания; для холостой колоши К = 1,7; для горна К = 0,4.

Содержание в шихте Si, Mn, Cr и других элементов, угарающих при плавке, можно подсчитать по формуле

где Эшх — содержание элемента в шихте, %; Эж — содержание элемента в жидком металле %; У — угар данного элемента, %.

Содержание серы в жидком металле можно определить по эмпирической формуле

где 0,75 — коэффициент, учитывающий угар 25 % S из металлической шихты; SШХ — содержание серы в шихте, %; 0,003 — коэффициент, учитывающий пригар 30 % S из кокса; p — расход кокса в зависимости от массы
металлозавалки %; Sк — содержание серы в коксе. %.

Из данной формулы можно ориентировочно найти содержание серы, допускаемое в металлической шихте:

Подсчитав средний химический состав металлической завалки, можно перейти к расчету отдельных составляющих шихты тремя методами: аналитическим, графическим и методом подбора.

Аналитический метод заключается в составлении и решении системы уравнений. Для этого задаются двумя или тремя неизвестными компонентами шихты А, Б, В. Составим три уравнения с тремя неизвестными (уравнений столько, сколько неизвестных компонентов шихты), решают их путем подстановок и дальнейших преобразований. В результате получим одно уравнение с одним неизвестным. Решив его и найдя одно
неизвестное, определяем второе и третье.

Пример. В отливке должно содержаться 2,2 % Si и 0 8 % Mn. Для данной вагранки примем угар кремния равным 10 %, а марганца 15 %.

Содержание кремния в шихте

Расчет будем вести по этим двум элементам. Предположим, на складе шихты имеются следующие шихтовые материалы: чушковый чугун марки ЛК1, группы II, содержащий 3,5 % Si и 0,8 % Mn (количество этого чугуна в шихте обозначим буквой А); машинный лом, содержащий 3,0 % и 0,5 % Mn (количество машинного лома в шихте обозначим буквой Б); чушковый чугун марки ЛК6 , группы III, содержащий 1,5 % 81 и 15 % Mn (количество ЛК6 в шихте обозначим буквой В); возврат собственного производства в количестве 35 % массы металлозавалки того же химического состава, что и в жидкий чугун (2,2 % 81 и 0,8 % Mn).

Составим три уравнения. Для простоты расчет будем вести на 100 кг шихты.

Первое уравнение — суммарное количество всех материалов, входящих в колошу навески:
А+Б+В + 35 = 100.

Второе уравнение — баланс по кремнию, вносимому всеми материалами в шихту:
А • 3,5 :100 +Б • 3,0 :100 +В • 1,5 :100 + 35 • 2,2 :100 = 100 • 2,24 :100.

Третье уравнение — баланс по марганцу, вносимому всеми материалами в шихту:
А • 0,8 : 100 +Б • 0,5 : 100 +В • 1,5 : 100 + 35 • 0,8 :100 = 100 • 0,94 :100.

Решая эти три уравнения, получим то количество компонентов А , Б , В , которое надо ввести в шихту в одной колоше массой 100 кг; чугуна А (ЛК1) 22,5 кг, машинного лома Б 14,5 кг, чугуна В (ЛК6) 28 кг; возврата собственного производства 35 кг — всего 100 кг.

В жидком чугуне должно содержаться 3,5 % С; 2,2 % Si; 0,8 % Mn; 0,2 % P; 0,1 % S . Определим содержание в шихте углерода и серы.

Так как в состав шихты не входит свальной лом, то

Допустимое содержание серы в шихте можно определить, если известны марка кокса и его расход. Предположим, что кокс марки КЛ-3 содержит 1,3 S , а его расход 10 %,тогда

Cшх = 133 • 0,1 — 0,004 • 10 • 1,3 = 0,08%.

Таким образом, зная допустимое содержание углерода и серы в шихте (содержание фосфора в процессе плавки не изменяется), можно проверить, какое количество этих элементов внесут компоненты шихты и при необходимости провести перерасчет шихты.

Графический метод расчета шихты основан на правилах геометрии. Расчет выполняется значительно проще и быстрее. Рассмотрим тот же пример, который рассчитывали аналитическим методом, с помощью метода треугольника. Определим массы трех составляющих шихты А, Б, В графически. Для этого возьмем прямоугольную систему координат, по горизонтальной оси отложим содержание одного компонента; например кремния, а по вертикальной оси — содержание другого элемента, например марганца. В данной системе координат фиксируем точки, соответствующие содержанию кремния и марганца в составляющих А, Б, В (рис. 54). Эти точки соединим прямыми линиями, получим треугольник. Определим содержание кремния и марганца в шихте чугуна без возврата, которое определяют из уравнений (100—35) Si % = 100 • 2,44 — 35 • 2,2 и (100—35) Mn % = 100 • 0,98 — 35•08. Получаем = 2,54 % и Mn = 1,08 %. Эти данные наносим на оси координат и получаем точку О.

Читайте также:  Что делать, если постоянно горит лампочка сигнализации в машине

Если эта точка попала на площадь треугольника АБВ, то из данных чугунов составить шихту можно. Если она окажется вне треугольника АБВ, то из данных компонентов составить шихту нельзя. Через точку О, характеризующую состав шихты чугуна, и вершины треугольника АБВ проводим прямые линии до пересечения с противоположными сторонами треугольника. Получим линии АОа, БОб, ВОв. Затем проводим любой длины прямую МН и делим ее на столько частей, сколько процентов от общей шихты составляют выбранные три сорта чугунов (в нашем случае 65 %). С концов прямой МН под любым углом проводим две параллельные прямые линии МХ и НУ. На параллели МХ от точки М откладываем расстояния Оа, Об: Ов, а на параллели НУ от точки Н — расстояния ОА, ОБ, ОВ. На прямой МХ получаем точки, а, б, в, а на прямой НУ — точки А, Б, В. Соединяем точки А и а, Б и б, В и в прямыми линиями. Точка пересечения прямой Аа с прямой МН будет соответствовать доле чугуна А в шихте; точка пересечения прямой Бб с прямой МН — доле чугуна В; точка пересечения прямой Вв с прямой МН — доле чугуна В. Доля чугуна А составит 22,5 %, чугуна Б — 14,5 %, чугуна В — 28 %. Их сумма составит 65 %, а 35 % будут приходиться на возврат собственного производства.

Методом подбора шихту рассчитывают следующим образом. На основании практических данных и норм расхода шихтовых материалов подбирают сорта компонентов шихты и назначают их количество. Затем по правилу смещения проверяют содержание основных элементов (углерода, кремния, марганца, фосфора, серы) в шихте и жидком металле с учетом пригара или угара данного элемента при плавке. Если в результате расчета оказывается, что химический состав жидкого чугуна значительно отличается от заданного, весь расчет переделывают: выбирают другие компоненты шихты, изменяют их соотношение. Если же сорта жидкого чугуна получаются близкими к заданному, то расчет не изменяют, а для доводки химического состава жидкого металла до заданного рассчитывают необходимое количество ферросплавов, которые будут добавлять в шихту или ковш.

Читайте также:  Как натянуть ручник на газели

Метод подбора обычно применяют при расчете шихты, когда она состоит из одних и тех же компонентов, отличающихся только предельными отклонениями содержания элементов. Пример расчета методом подбора приведен в табл. 12.

Расчет шихты с помощью ЭВМ. Аналитический метод расчета шихты достаточно точен, но при наличии четырех и более компонентов весьма трудоемок: приходится составлять и совместно решать столько уравнений, сколько неизвестных компонентов шихты. Метод подбора менее трудоемок но не позволяет решить задачу оптимизации стоимости шихты,поэтому на передовых заводах расчет шихты ведут с помощью ЭВМ. Это позволяет быстро определять оптимальный состав и минимальную стоимость металлозавалки. Ниже приведен пример, показывающий схему такого расчета.

Пример. Рассчитать состав шихты для вагранки, работающей на холодном воздухе и выплавляющей чугун марки СЧ20. Отливки должны иметь следующий химический состав, %: 3,1-3,3 С; 1,7-2,0 Si, 0,8-1,1 Mn; 0,1 S; 0,25 P.

С учетом пригара углерода 10 %, угара кремния 15 %, угара марганца 20 %, пригара серы 50 % (содержание фосфора в процессе плавки не изменяется) состав шихты будет следующий, %: 2,8-3,0 С; 2,0-2,35 Si, 1,0-1,38 Mn; 0,067 S, 0,25 P.

На складе шихты имеются шихтовые материалы, состав и стоимость которых указаны в табл. 13. Задача заключается в составлении стольких уравнений, сколько компонентов входит в шихту — 11 уравнений. Кроме того, имеется ряд ограничений на­ пример содержание передельного чугуна допускается до 15 %, стального лома до 20 %, брикетов стружки до 10 % из-за больших газовыделений, возврат собственного производства (27 %) должен быть использован полностью.

На основании приведенных исходных данных составляется система уравнений (табл. 14), которая кодируется в программу в зависимости от языка машины. Программа вводится в ЭВМ.

Оптимальный состав шихты при минимальной стоимости металлозавалки следующий %: 24,5 литейного чугуна ЛК5 (Х3); 15,5 передельного чугуна ПЛ1 (X4); 10 брикетов чугунной стружки (Х5); 27 возврата производства (Х6); 20 стального лома (Х7) ; 3 ферросилиция ФС20л (Х8 ). Минимальная стоимость 1 т металлозавалки составит 59 р. 98 к.

Ювелирные Известия

Рас­чет ших­то­вых ма­те­ри­а­лов для спла­ва про­из­во­дит­ся ис­хо­дя из со­ста­ва се­реб­ря­но­го спла­ва СрМ925. Рас­счи­ты­ва­ет­ся по­треб­ное ко­ли­че­ство ших­то­вых ма­те­ри­а­лов для про­ве­де­ния плав­ки, ко­ли­че­ство воз­вра­та.

Рас­счи­ты­ва­ет­ся со­дер­жа­ние ком­по­нен­тов в 100г спла­ва, в гр. с уче­том уга­ра. При плав­ке в ин­дук­ци­он­ной пе­чи угар эле­мен­тов со­став­ля­ет:

Ко­ли­че­ство ком­по­нен­тов с уче­том уга­ра, г

Ag=92,5+0.46=92,96 г., Cu=7,5+0,04=7,54

Ко­ли­че­ство соб­ствен­ных от­хо­дов при­ни­ма­ем рав­ны­ми 60 %. Со­дер­жа­ние ком­по­нен­тов спла­ва в от­хо­дах со­став­ля­ет:

Ag = 92,5*0,6=55,5г., Cu = 7,5*0,6= 4,5

В сум­ме со­став­ля­ет: 60­г

Ко­ли­че­ство чи­стых ком­по­нен­тов:

Ag= 92,96-55,5=37,46 г., Cu=7,54-4,5=3,04 г

Та­б­ли­ца 1 — Со­дер­жа­ние ком­по­нен­тов спла­ва СрМ925.

Та­б­ли­ца 2 — Со­став ших­ты.

Расчeт лит­ни­ко­во-ли­тей­ной си­сте­мы

Здесь опре­де­ля­ет­ся раз­ме­ры ча­стей лит­ни­ко­вой си­сте­мы для от­лив­ки-пред­ста­ви­те­ля мас­сой — 0,0125кг со стен­ка­ми тол­щи­ной от 1,3 до 3мм. Опре­де­ле­ние вре­ме­ни за­пол­не­ния по­ло­сти фор­мы жид­ким ме­тал­лом.

где: G = 0,0125 кг * 8 шт + 30% = 0,13 кг— мас­са от­лив­ки со сто­я­ком (8­шт – ко­ли­че­ство от­ли­вок-пред­ста­ви­те­лей; 30% — по­сто­ян­ное чис­ло, до­пол­ни­тель­ный за­пас ме­тал­ла для про­лив­ки);

S = 1,3 – ко­эф­фи­ци­ент, за­ви­ся­щий от тол­щи­ны стен­ки от­лив­ки (1,3 – 2,3);

δ = 2,2 мм – сред­няя тол­щи­на от­лив­ки;

t = 1,3* 3 √2,2*0,13= 0,86 с, при­ни­ма­ем 0,9с

При рас­че­те раз­ме­ров лит­ни­ко­вой си­сте­мы не­об­хо­ди­мо опре­де­лить се­че­ние ми­ни­маль­но­го ка­на­ла для за­пол­не­ния фор­мы в се­че­ние оп­ти­маль­но­го вре­ме­ни.

Fmin = G / m*p*t√ 2*q*Hр, (10)

где: Fmin — ми­ни­маль­ное рас­чет­ное се­че­ние пи­та­те­ля, м 2 ; m — ко­эф­фи­ци­ент рас­хо­да (со­про­тив­ле­ния) (от 0,4 до 0,8); q — уско­ре­ние сво­бод­но­го па­де­ния, м/с 2 ; p — плот­ность жид­ко­го ме­тал­ла, кг/ м3 ; Н — сред­ний гид­ро­ста­ти­че­ский на­пор, м.

При m = 0,5; p = 9750 кг/­м 3 ; Нр = 0,0303 м; q = 9,8 м/с 2 по­лу­ча­ем:

Fmin = 0,13/0,5*9750*0,9√2*9,8*0,0303 = 0,0000385­м 2

На сто­я­ке рас­по­ла­га­ют­ся 8 от­ли­вок, на каж­дую от­лив­ку при­хо­дит­ся по 1 пи­та­те­лю.

Fпи­т=Fmin/8 = 0,0000385/8=0,0000048­м 2

Раз­ме­ры пи­та­те­ля бу­дут рав­ны:

dп = √4F/π = √(4 × 0,0000048 / π) = 0,00247215489 = 2.4 мм

Со­от­но­ше­ние пи­та­те­ля и сто­я­ка 1:3.

Fсто­я­ка=Fmin*3=0,0000385* 3 = 0,0001155­м 2

Опре­де­ля­ем диа­метр сто­я­ка:

Dст = √4F/π = √(4 × 0,0001155 / π) = 0,01212679543 = 12.1 мм

Ри­су­нок 1 — Диа­метр сто­я­ка (а) и пи­та­те­ля (б).

Ссылка на основную публикацию
Создаем устройство для соединения JTAG-интерфейса спутникового ресивера
Страничка эмбеддера; Самодельный отладчик для ARM (j-link v5) Для многих любителей, самое болючее в переходе на новую процессорную архитектуру –необходимость...
Снегоходы «Русской механики»
Тайга Варяг 500 - ТЕСТ 2015 г. в., 497 см3, 43 л. с., 265 кг, 232 000 руб. «Тайга Варяг...
Снимаем и разбираем руль ВАЗ 2107
Снять руль ВАЗ 2107 Если, Вы, пока еще, не очень опытный автолюбитель, и перед Вами, как раз сейчас, стала задача;...
Создание детали в КОМПАС-3D — пошаговая инструкция
Создание детали в КОМПАС-3D - пошаговая инструкция Создание деталей в КОМПАС не составит для Вас труда, если Вы хорошо ориентируетесь...
Adblock detector