Задание: Рассчитать шихту для выплавки стали 12Х18Н12М3ТЛ
(Pмарка стали выбирается в таблице 10, номер марки берется у преподавателя) в дуговой электропечи ДСП- 12 (Pемкость печи берется из табл. 10) с основной футеровкой. Выход годного литья составляет 58 % (Pтабл. 1).
Для расчета принимаем следующие средние значения химических элементов, входящих в состав стали 1 2Х18Н12М3ТЛ, % (Pтабл. 10):
С = 0,11; Si = 0,60; Mn = 1,50; Сг = 17,50; Ni = 12,00; Мо = 3,50; Ti = 0,60;
S ≤ 0,030; P 0,035.
Выбор компонентов шихты и последовательность их загрузки.
(P у каждой марки стали свои данные, заполнить I.: 1.__, 2.__, 3.__; II.: 1.__, 2.__,
пользуясь табл. 10, 11)
I. Выбор компонентов шихты:
1. Сталь выплавляю на основе:
- возврата собственного производства;
- стального лома;
- передельного чугуна.
2. Д ля введения легирующих элементов использую:
- феррохром;
- никель;
- ферромолибден;
- ферротитан.
3. Для раскисления применяю:
- ферромарганец;
- ферросилиций;
- алюминий.
II. Последовательность загрузки шихты:
Сталь выплавляю по полному технологическому процессу с окислением.
1. В металлозавалку:
- возврат;
- стальной лом;
- чугун;
- никель.
2. В процессе:
ферромолибден - в ванну в период кипения;
ферромарганец и ферросилиций - в начале восстановительного периода;
феррохром - после предварительного раскисления;
ферротитан - перед выпуском стали;
алюминий – в период раскисления в ковш.
Угар элементов, %:
(P у каждой марки стали свои данные, заполнить I.; II; III, пользуясь табл. 10, 12)
I. В процессе расплавления и окисления расплава из компонентов шихты:
- С = 15 (до начала кипения);
- Si = 100;
- Mn = 80;
- Р = 60;
- S = 45;
- Сг = 30;
- Ni = 3;
- Мо = 6;
- Ti = 100;
II. В процессе растворения ферросплавов в жидкой стали:
- С = 35;
- Si = 15;
- Mn = 10;
- Р = 25;
- S = 45;
- Сr = 8;
- Ni = 0;
- Мо = 3;
- Ti = 50;
III. В процессе раскисления стали:
- Mn = 18;
- Si = 15;
- Al = 60.
Количество возврата (1):
В = 100 – ВГ, (1)
где ВГ - выход годного литья, %.
В = 100 - 58 = 42
Содержание легирующего элемента (2), вносимого в шихту возвратом собственного производства, рассчитывают по формуле:
Элв = Эв * 
, (2)
где Эв – содержание элемента в возврате (P см. таблица 10), %
Сrлв = 17,50 x 42/100 = 7,35;
Niлв = 12,00 x 42/100 = 5,04;
Молв = 3,50 x 42/100 = 1,47;
Tiлв = 0,60 x 42/100 = 0,25.
Содержание легирующего элемента (3), вносимого возвратом собственного производства в металл отливки, с учетом угара:
Эло = Элв * 
, (3)
где У – угар в процессе расплавления и окисления расплава из компонентов шихты, %
(P см. табл. 12)
 |
Расход ферросплава (лигатуры) (4) с учетом угара вводимого легирующего элемента рассчитывают по формуле, %
Ф = 
(4)
где Эф – содержание легирующего элемента в составе ферросплава (лигатуры)
(P см. табл. 11);
Эо – требуемое содержание легирующего элемента в выплавляемой стали;
У - угар в процессе растворения ферросплавов в жидкой стали (P см. табл. 12)
Содержание углерода в стали (5)перед раскислением определяется как разность между требуемым его содержанием и количеством углерода, вносимым в сталь легирующими присадками, %:
См = Со - ΣСф * 
, (5)
где Со - требуемое содержание углерода в металле отливки, %; (P см. табл. 10)
Сф - содержание углерода в легирующей присадке, % (P см. табл. 10);
Ф - количество присадки добавки, % (P см. формула 4).
См = 0,11 – 0,02 x 7,37/100 = 0,109
Содержание углерода в шихте (6) должно быть больше, чем в готовой стали, для осуществления процесса кипения стали. Это количество углерода определяется по формуле, %:
Сш = 
+ Vк * rк + См (6)
где Ус - угар углерода при расплавлении шихты, (P см. табл. 12);
Vк - скорость выгорания углерода в период кипения, (0,004...0,008 %/мин);
τк - продолжительность периода кипения, мин (50...90 мин).
Сш – 15:100 * Сш = 0,006 * 70 + 0,109
Сш * (1 – 15/100) = 0,006 * 70 + 0,109
Сш = 
Сш = 0,62
Содержание стального лома и чугуна (7) в металлозавалке определяется ре-шением системы уравнений (неизвестными являются содержание стального лома и чугуна):
(7)
где В, Л, Ч - содержание в шихте соответственно возврата, стального лома и чу-гуна, % (P см. формула (1);
Ф - содержание легирующих компонентов, вводимых в шихту или жидкую сталь до ее раскисления, % (P см. формула (4);
С в (P см. таблица (10), Сл, Сч, Сф - содержание углерода в соответствующих компонентах шихты, % (P см. таблица (11)
Л + Ч = 100 – 42 – 7,37 – 20,66 – 3,77 – 3, 43
Л + Ч = 22,77
0,003 * Л + 0,038 * Ч + 0,08931 = 0,62
0,003 * Л + 0,038 * Ч = 0,62 – 0,08931
0,003 * Л + 0,038 * Ч = 0,53
Л = 22,77 – Ч
0,003 * (22,77 - Ч) = 0, 038 * Ч = 0,53
Ч = 0,06831 – 0,003 * Ч + 0,038 * Ч = 0,53
0,0354 * Ч = 0,46169
Ч = 13,19
Л = 22,77 – 13,19
Л = 9,58