13.5.1. Расчет шихты необходим для определения массы металлической завалки(шихты ) и ее химического состава с учетом угара для выплавки необходимого количества металла требуемого состава и качества.
Все шихтовые материалы должны подаваться в завалку в необходимом количестве для обеспечения нормального хода плавки. Желательно полностью использовать возврат собственного производства ( брак, элементы литниковой системы и т. п ).
Шихтовые материалы, поступающие из внешних источников, применяют только после лабораторных анализов, подтверждающих сертификатные данные. Шихтовые материалы хранят строго по маркам в отдельных емкостях. Легированные чугуны делят на куски массой 10-15 кг. Ферросплавы измельчают до кусков массой 0,5-5,0 кг. Чугунный и стальной лом разделяют на куски размером, который не превышают 1/3 диаметра вагранки. Литники и брак очищают от окалины.
– требуемый химический состав металла отливок ;
– химический состав шихтовых материалов ;
– угар элементов .
Угар ( и пригар ) химических элементов при плавке чугуна приведен в табл. 230.
Таблица 230. Угар и пригар химических элементов при плавке чугуна
Плавиль ный агрегат |
Футе- ровка |
Угар элементов ( % от содержания в шихте ) |
|||||||||
C |
Si |
Mn |
P |
S |
Cr |
Ni |
Cu |
Mo |
Ti |
||
Вагранка с холодным дутьем |
Кис лая |
8-(-8) |
10-35 |
15-40 |
- |
(-25) - (-100) |
15-20 |
До 10 |
До 10 |
До 10 |
20- 50 |
Основная |
10 - (-15) |
35-50 |
10-15 |
До 30 |
10-30 |
15-30 |
До 10 |
До 10 |
До 10 |
20- 50 |
|
Вагранка с горячим дутьем |
Кис лая |
8-(-8) |
10- (-10) |
10-30 |
- |
(-10) - (-50) |
10-15 |
До 5 |
До 5 |
До 5 |
30-60 |
Основная |
10 - (-12) |
20-25 |
10-20 |
До 10 |
20-50 |
10-20 |
До 5 |
До 5 |
До 5 |
30-60 |
|
Газовая вагранка |
Высо когли нозе ми стая |
(-10) - (-15) |
(-25) - (-35) |
(-20) - (-30) |
- |
(-20) - (-24) |
(-25) - (-45) |
- |
- |
- |
- |
Дуговая электропечь |
Кис лая |
(-3) - (-10) |
- |
15-20 |
- |
До 30 |
15-30 |
До 10 |
До 10 |
До 10 |
30-60 |
Основная |
(-3) - (-5) |
5 - 10 |
10-15 |
До 20 |
20-50 |
15-30 |
До 10 |
До 10 |
До 10 |
30-60 |
|
Индукцион ная тигельная печь промышлен ной частоты |
Кис лая |
5-15 |
3- (-5) |
10-25 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
Основная |
5-10 |
5-10 |
5-10 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
|
Индукционная тигельная печь высокой частоты |
15-20 |
5-10 |
10-15 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
|
10-15 |
10-15 |
8-12 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
||
Примечания. 1. Знак минус ( - ) означает пригар элемента ;
2. Угар фосфора при вводе в шихту феррофосфора составляет при кислой футеровке 10-15 %.
13.5.2. На первом этапе расчета определяют средний химический состав шихты Зная величину угара (пригара ) элемента У, можно определить допустимое содержание расчетного элемента в шихте Эш, который обеспечивает требуемый состав жидкого чугуна по данному элементу :
Э ш = ( Эж / 100 + У ) х 100 % ( 18 ),
где : Эж - содержание элемента в жидком чугуне ;
У — значение угара ( со знаком « - » ) или пригара (со знаком « + »).
Общая величина угара металлозавалки составляет при плавке : в вагранке
– 2,5 -5,0 % ; в дуговой печи — 1,5 — 3,0 % ; в индукционной печи - 1,0-2,0 %.
Таблица 231. Пример расчета шихты для чугуна марки СЧ-25 при плавке в вагранке
Компо ненты шихты |
Химический состав компонентов шихты , E, % по массе |
Содер жание компо нентов в шихте g,, % по массе |
Вносится в шихту компонентами, q , % по массе |
||||||||
C |
Si |
Mn |
S |
P |
C |
Si |
Mn |
S |
P |
||
Отходы соб ственного производства |
3,0 |
1,18 |
1,0 |
0,1 |
0,2 |
30,0 |
0,9 |
0,35 |
0,3 |
0,03 |
0,06 |
Покупной лом |
3,3 |
2,0 |
0,8 |
0,13 |
0,3 |
20,0 |
0,66 |
0,4 |
0,16 |
0,026 |
0,06 |
Лом стали |
0,3 |
0,4 |
0,5 |
0,05 |
0,05 |
20,0 |
0,06 |
0,08 |
0,1 |
0,001 |
0,04 |
Чугун ЛК-,1 кл.Б |
3,5 |
3,1 |
0,85 |
0,02 |
0,15 |
25,0 |
0,88 |
0,78 |
0,21 |
0,005 |
0,015 |
Чугун ЛК-2, кл.Б |
3,6 |
2,5 |
0,9 |
0,03 |
0,30 |
5,0 |
0,18 |
0,13 |
0,05 |
0,002 |
0,015 |
Вносится шихты, % |
100,0 |
2,68 |
1,74 |
0,82 |
0,064 |
0,19 |
|||||
Угар, % |
- |
-0,2 |
-0,15 |
+0,032 |
- |
||||||
Содержание в жидком металле, % |
3,0-3,2 |
1,54 |
0,67 |
0,096 |
0,19 |
||||||
Требуемый состав, % |
2,9-3,2 |
1,4-1,7 |
0,8-1,0 |
До 0,12 |
До 0,25 |
||||||
Необходимо добавить в шихту |
- |
- |
0,23 |
- |
- |
||||||
Примечание. 1. Количество компонента q , которое вносится в шихту составляющими компонентами , определяется по формуле (19 ) :
q = (E x g) / 100 , ( 19 )
где : Е - исходные данные по содержанию элемента в компоненте шихты ;
g - количество компонента в шихте.
13.5.3.Расчет таблицы можно производить с помощью программы Excel.
13.5.4. Корректировку химического состава жидкого чугуна производят путем
ввода необходимых элементов в расплав ( Табл. 232 ).
Таблица 232. Количество вводимых компонентов для корректировки химического
состава жидкого чугуна
Требуемое изменение химического состава чугуна |
Наименование вводимого компонента |
Количество компонентов на 1 т жидкого металла, кг |
|
Кислая футеровка |
Основная и нейтральная футеровка |
||
Увеличение углерода на 0,1 % |
Электродный бой |
1,35 |
1,25 |
Графитовая стружка |
1,35 |
1,25 |
|
Графит гранулированный |
1,35 |
1,25 |
|
Орешек коксовый |
1,40 |
1,30 |
|
Увеличение кремния на 0,1% |
Ферросилиций ФС 45 |
2,40 |
2,75 |
Ферросилиций ФС 75 |
1,35 |
1,65 |
|
Увеличение марганца на 0,1% |
Ферромарганец (78,0 % ) |
1,30 |
1,25 |
Увеличение хрома на 0,1% |
Феррохром ( 65,0 % ) |
1,55 |
1,5 |
Увеличение олова на 0,1% |
Олово ( 100 % ) |
1,0 |
1,0 |
Уменьшение углерода на 0,1 % |
Стальные отходы |
30,0 |
30,0 |
Ферросилиций ФС 75 |
0,7 |
0,8 |
|
Уменьшение кремния на 0,1 % |
Стальные отходы |
60,0 |
60,0 |
Графит ( электродный бой, графитовая стружка ) |
1,9-2,1 |
1,7 -1,9 |
|
Примечание. 1. Все присадки должны быть прокаленными и сухими.
322
Таблица 233. Рекомендуемые составы шихты для выплавки серого чугуна
Плавильный агрегат |
Марка чугуна |
Средний состав шихты, % по массе |
Приме чания |
||||||
Доменный чугун |
Лом со стороны |
Стружка |
Возврат собст венный |
||||||
Литей ный*1 |
Пере дельный |
Чугун ный |
Сталь ной |
Чугун ная |
Сталь ная |
||||
Вагранка холодного дутья |
СЧ10 - СЧ18 |
30,0-50,0 |
До 5,0 |
10,0-30,0 |
До 10,0 |
20,0-30,0 |
При использовании вагра- нок в дуплекс-процессе с электропечами содер- жание передель- ных чугу- нов можно увеличить до 20,0 % |
||
СЧ20 |
25,0-40,0 |
До 5,0 |
10,0-25,0 |
10,0-20,0 |
15,0-30,0 |
||||
СЧ25 - СЧ30 |
23,0-35,0 |
До 5,0 |
10,0-20,0 |
15,0-35,0 |
10,0-25,0 |
||||
Вагранка горячего дутья |
СЧ10 - СЧ18 |
20,0-40,0 |
5,0-10,0 |
10,0-20,0 |
4,0-10,0 |
20,0-40,0 |
|||
СЧ20 |
20,0-30,0 |
5,0-10,0 |
10,0-25,0 |
10,0-20,0 |
10,0-25,0 |
||||
СЧ25 - СЧ35 |
15,0-25,0 |
- |
5,0-25,0 |
20,0-60,0 |
5,0-20,0 |
||||
-Электропечь (дуговая, индукцион- ная, тигель- ная ) |
СЧ10 - СЧ20 |
- |
10,0-25,0 |
25,0-35,0 |
20,0-40,0 |
5,0-10,0*2 |
До*2 5,0 |
25,0-35,0 |
Карбюризаторы и ферросплавы по рас чету сверх 100 % |
СЧ25 - СЧ30 |
- |
10,0-25,0 |
15,0-30,0 |
30,0-55,0*3 |
5,0-10,0*2 |
До*2 5,0 |
20,0-30,0 |
||
СЧ 35 |
- |
5,0-10,0 |
- |
70,0-80,0*3 |
- |
До*2 5,0 |
10,0-20,0 |
||
СЧ40 - СЧ45 |
- |
95,0-100,0*3 |
- |
До*2 5,0 |
10,0-20,0 |
||||
Примечания. *1. Литейные чугуны по маркам применять в шихте в следующем отношении , % : Л1-15,0 ;Л2 — 25,0 ; Л3 — 30,0 ; Л4 — 20,0; Л5- 10,0.
*2. Стружка россыпью, известного химического состава
*3. В том числе отходы углеродистых и легированных сталей (ГОСТ 2787-2019)
Таблица 234. Рекомендуемые составы шихты для выплавки ковкого чугуна
Индекс шихты |
Возврат собственный чугунный ( в т.ч. стружка ) |
||||
Доменный чугун |
Лом |
||||
литейный |
передельный |
чугунный |
Стальной ( в т.ч. стружка ) |
||
I |
10,0-15,0 |
10,0-15,0 |
5,0-15,0 |
25,0-40,0 (6,0-10,0) |
35,0-50,0 (5,0-10,0 |
II |
- |
20,0-25,0 |
До 10,0 |
25,0-40,0 (6,0-10,0) |
40,0-50,0 (4,0-8,0 |
III |
- |
10,0-20,0 |
- |
40,0-50,0 |
40,0-50,0 ( до 5,0 ) |
Примечания. 1. Для нормального протекания процесса графитизации отливок пр отжиге необходимо, чтобы содержание хрома в шихте не превышало 0,06-0,07 % ;
2.Стальная и чугунная стружка при плавке в электрических печах может применяться россыпью, в вагранках - в виде брикетов.
Таблица 235. Рекомендуемые составы шихты для выплавки высокопрочного чугуна
с шаровидным графитом
Плавильный агрегат |
Марка чугуна |
Средний состав шихты, % по массе |
Приме чания |
||||||
Доменный чугун |
Лом со стороны |
Стружка |
Возврат собст венный |
||||||
Литей ный |
Пере дельный |
Чугун ный |
Сталь ной |
Чугун ная |
Сталь ная |
||||
Вагранка горячего дутья с кислой футеровкой |
ВЧ45 - ВЧ60 |
20,0-50,0 |
10,0-50,0 |
20,0-30,0 |
5,0 10,0 |
5,0 10,0 |
- |
30,0-35,0 |
Массовое произодствотливок из чугуна перлитного класса |
Вагранка горячего дутья с основной футеровкой |
ВЧ36 - ВЧ70 |
20,0-30,0 |
10,0-20,0 |
20,0-30,0 |
До 15,0 |
5,0-10,0 |
До 5,0 |
30,0 - 35,0 |
Массовое произодствотливок из чугуна перлитного и феррит- ного класса |
Электродуго вая печь с кислой фу- теровкой |
ВЧ100 |
10,0-50,0 |
10,0-50,0 |
До 50,0 |
5,0-10,0 |
До 15,0 |
- |
До 70,0 |
Произодство тливок из чугуна ферритно- го класса; использо- звать ра- финирован ный чугун |
Печь дуго- вая с основ- ной футе- ровкой |
Все марки |
10,0-40,0 |
10,0-40,0 |
До 50,0 |
5,0-10,0*1 |
До 15,0 |
До 5,0 |
До 70,0 |
Использо- звать ра- финирован ный чугу |
Печь индук- ционная тигельная |
Все марки |
До 0,15 |
До 0,15 |
До 50,0 |
До 60, |
До 50, |
До 5,0 |
До 70,0 |
При вы- плавке чу- гунов фер- ритного класса ис- пользовать отходы электро механи ческой стали |
Таблица 236. Рекомендуемые составы шихты для выплавки высокопрочного
чугуна с вермикулярным графитом
Плавильный агрегат |
Средний состав шихты, % по массе |
Приме чания |
|||||
Доменный чугун |
Лом со стороны |
Ферросплавы |
Возврат собст- венный |
||||
Литей ный |
Пере дельный |
Чугун ный |
Сталь ной |
||||
Дуговая электро - опечь с кислой футеровкой |
- |
97,0 |
- |
- |
3,0 в печь и ковш в соот- ветствии с расчетом шихты |
- |
Использо- звать ра- финирован ный чугун |
Дуговая электро - печь с основной футеровкой |
- |
45,0-55,0 |
- |
- |
Сверх 100,0% по расчету шихты |
45,0-55,0 |
Проводить десульфу- рацию |
- |
73,0 - 75,0 |
- |
- |
3,0 в печь и ковш в соот- ветствии с расчетом шихты |
22,0-25,0 |
||
- |
97,0 |
- |
- |
Использо- звать ра- финирован ный чугун |
|||
Индукционная печь промышленной частоты |
- |
98,0 |
- |
- |
2,0 в печь и ковш в соот- ветствии с расчетом шихты |
- |
Использо- звать ра- финирован ный чугун |
13.5.8. Причины возможных неполадок пр плавке чугуна в вагранке, меры их предупреждения и устраненипя приведены в табл. 237.
Таблица 237. Причины непладок при плавке чугуна в вагранке и меры их
предупреждения и устранения
Виды неполадок |
Причины неполадок |
Меры устранения неполадок |
Меры по предупреждению неполадок |
Шлакование фурм |
Загрязненная шихта, низкая температура в вагранке; некачествен-ный по составу флюс, избыточное или недо- статочное его количество |
Очистить фурмы, добавить кокс для повышения темпе- ратуры, заменить, уменьшить или добавить флюс; приме- нить мартеновский шлак, пла- виковый шпат или другие флюсы, способствующие разжиженимю шлака |
Очистить шихту от песка и грязи; правильно добав- лять флюс, применять плавиковый шпат и другие флюсы, разжижающие шлак; увеличить число рядов фурм до двух-трех- ; повышать температуру в вагранке |
Верхнее зависание шихты ( признаком зави- сания является задержка в опу- скании уровня шихты ) |
Плохая подготовка шихты (крупный лом, длинные разветвленные литники и т.п ) ; выбо- ины и выступы в фу- теровке; обратная ко- нусность шихты |
Остановить дутье, пробить ломом зависание шихты ; после устранения зависания дать увеличенную топливную колошу |
Тщательно готовить лом и литники; качественно ремонтировать кладку и футеровку печи ; сохра-нять цилиндрический или расширяющийся книзу профиль шихты ниже плавильного пояса |
Нижнее зависание шихты |
Плохая подготовка шихты (крупный лом, засорение шихты большим количеством песка и грязи ) ; высо- кое содержание золы в топливе; некачествен- ный флюс |
Добавить две-три дополнитель- ніе колоши качественного топлива и легкоплавкого флю- са (плавиковій шпат ), а затем колоши с мелким ломом; при образовании препятствий для движения шихты( так называ- емых “козлов” ) и д разогревают дополнительной продувкой |
Хорошо измельчать и очищать шихту, применять качественное топливо и флюс; не допускать верхних зависаний |
Низкая темпера- тура металла |
Понижение уровня хо- лостой колоши; дли-тельные перерывы в дутье или недостаточ- ное количество дутья; недостаток топлива или его низкое качество |
Внести облегченные метал- лилические колоши (на 30-50%) ; подобрать более круп- ный и качественный кокс ; по- высить уровень холостой ко- лоши ; оптимизировать подачу дутья |
Соблюдать правила под- готовки шихты и завалки (сортировка кокса, измель- чение металлической шихты и т. п. ); хорошо разогревать вагранку и копильник; правильно определять расход воздуха и исключить перерывы в дутье |
Прорывы металла |
Неправильная набивка подины (сухая смесь, неплотная набивка, недостаточная толщина кладки в проходе) |
Остановить дутье, выпустить металл и шлак, заделать место прорыва в днище вагранки |
Выполнять правила набивки подины и кладки прохода |
Пригар футеров- ки и местный ра- зогрев кожуха |
Некачественные огне- упорные материалы; некачественная кладка футеровки; излишнее применение легкоплав- ких флюсов и их одно- сторонняя загрузка; не- равномерное распреде- ление дуться по фур- мам; неравномерный сход колош по сечению вагранки |
Обдуть сжатым воздухом ; если разогрев кожуха не ус- траняется, полить его водой, следя за тем, чтобы перед и под ней вода не скапливалась; если нагрев кожуха не уст- раняется, надо прекратить плавку |
Заменить материалы фу- теровки на более термо- стойкие; не допускать трещин и др. изъянов при рмонте футеровки ; соблю- дать нормы присадки флюсов и правила загруз- ки шихты ; равномерно распределять дутье по фурмам и по сечению вагранки |
Замерзание металла в летке |
Низкая температура расплава ; малый диаметр летки ; неправильная заделка летки; недостаточная высота холостой колоши |
Осторожно пробить летку, не допуская повреждения ле- точного кирпича ; прожечь ее кислородом |
Обеспечить необходимый перегрев чугуна в вагранке и в копильнике; увеличить диаметр летки ; обеспе- чить правильное закры - вание летки; устроить запасную летку |
Затруднение с провалом (выбивкой ) |
Набивка подины слиш- ком сырой или гли- нистой смесью |
Остатки подины осторожно выломать длинным ломов (при этом стоть сбоку за колоннами вагранки ) |
Выполнять набивку подины в соответствии с и нструкцией |
Намерзание слоя ме- талла на подине из-за слишком глубокого приямка под леткой или у прохода в копильник |
Пробить края подины (длин- ным ломом или сбросить 2-3 тяжелые чушки через зава- лочное окно ) |
Следить, чтобы уровень подины не был ниже летки или прохода |