Расчет шихты и шлака для выплавки чугуна марки КЧ 45-7 в индукционной электропечи

3 Расчет  шихты

3.1 Исходные  данные 

    При выборе состава шихты необходимо учитывать влияние химических элементов на структуру и свойства чугуна.

    Состав  шихты должен обеспечивать по расплавлении содержание всех элементов, близкое к заданному в готовом металле.

    В таблице 1 представлен химический состав чугуна марки КЧ 45-7, согласно ГОСТ 1215-79. 

    Таблица 1 – Химический состав чугуна марки КЧ 45-7

 

    Все расчеты ведутся на 100 кг металлошихты. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

3.2 Расчет  содержания элементов в шихте 

    Необходимо  получить отливки из ковкого чугуна марки КЧ 45-7. Плавка будет осуществляться в индукционной печи с кислой футеровкой.

    По  данным источника [1] определяем ориентировочный  состав шихты для выплавки чугуна и угар (пригар) элементов. Эти значения вносим в таблицу 2. 

    Таблица 2 – Химический состав компонентов шихты, химический состав и угар жидкого металла

 

    Содержание  любого элемента в шихте в зависимости  от его количества в ней определяют по формуле:

           ,             (1)

где  – содержание элемента в шихте, %;

– количество (расход) шихтового материала, %;

 – содержание элементов  в каждом из шихтовых материалов, %.

     ;

     ;

     ;

     ;

     .

    Содержание любого элемента после расплавления шихты, если он окисляется, определяется по формуле:

                  (2)

где – содержание элемента в металле по расплавлении, %;

 – количество удаленного элемента в период плавления, кг.

    В свою очередь  определяют по формуле:

                                                         (3)

где - угар соответствующего элемента, %.

       ;

       ;

       ;

       ;

       ;

       ;

       ;

       ;

       ;

       . 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

    3.3 Расчет количества вводимых элементов 

    Количество  карбюризатора определяют по формуле:

      (4)

где - количество карбюризатора в шихте, кг;

- минимальное содержание углерода  в готовом чугуне, %;

- суммарное содержание углерода  в шихте, %;

- содержание углерода в карбюризаторе, %;

- угар углерода карбюризатора, %.

    Вводим  карбюризатор, так как углерода компонентами шихты вносится меньше, чем требуется.

. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

    3.4 Расчет количества металла после  ввода всех легирующих элементов 

    С учетом угара всех имеющихся в  металле элементов количество его  может составлять не 100 кг, как было принято в исходных данных расчета, несколько меньше (96…99 кг).

    Поэтому окончательное количество металла  определяют пересчетом по формуле:

                                                           (5)

где - количество конечного металла, кг;

- изменение количества металла  от ввода в него раскиcлителей и легирующих сверх 100%, кг.

    В свою очередь  определяется по формуле:

                                                                 (6)

где  - изменение содержания элементов после раскисления или легирования, %.

    Суммарное содержание элемента в металле после  раскисления (легирования) определяют по формуле:

     .                                   (7)

    

    Содержание  кремния, марганца, фосфора и серы остается постоянным.

    

      
 
 
 
 
 
 

4 Расчет  шлака 

     Шлак, образовавшийся в период плавления  будет состоять из следующих соединений: СаО, SiO₂, MnO, Al₂O₃, FeO, Fe₂O₃, MgO, S.

     Будут присутствовать газы: СО₂ и H₂O.

     Содержание  элементов извести, подины, песка, мусора возврата и мусора карбюризатора  представлено в таблице 3.

    Результаты  расчета шлака будут заноситься в соответствующие ячейки таблицы 4.

    Таблица 3 – Компоненты неметаллической  части шихты

 

    Вычислим  состав и  количество шлака. Данные расчетов занесем в  таблицу 4.

    Определение компонентов шлака сводится к расчетам типа определения SiO₂ подины. Известно, что SiO₂ в подине содержится 2,0 % (таблица 3), а подина вносит в шлак 0,6 кг материалов, то есть:

     .

    Аналогичные расчеты проделываются для остальных  компонентов.

 

Таблица 4 – Определение состава и количества шлака

 
 

 

    Основность  шлака при плавке в кислой печи составляет порядка 1,0-1,2. Основность полученного шлака составляет 1,1, следовательно, шлак рассчитан верно. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

5 Расчет  выхода годного металла 

Определим выход годного металла по балансу железа:

     ;                                                (8)

     ;                                                    (9)

      кг;

                    ;                                                   (10)

      кг;

      кг. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

    6 Расчет химического состава готового  чугуна 

    Содержание  любого элемента в готовом металле  определяют по формуле:

      ;                                        (11)

     ;

     ;

     ;

        ;

     . 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

7 Расчет материального баланса 

    Для составления материального баланса необходимо определить поступление кислорода из атмосферы печи:

                ;                                                   (12)

     ;

     кг;

                  ;                                                        (13)

     кг;

      ;                                             (14)