2.2.3 Расчёт шихты из отходов своего производства с применением первичных металлов и лигатур
Задано: Приготовить рабочий магниевый сплав марки МЛ5 с номинальным составом: Al - 8,7%, Zn – 0,5%, Mn – 0,35%, Be – 0,002%, остальное - магний в количестве 1000 кг.
Исходные данные. Шихтовые материалы следующего состава:
первичный сплав МЛ5 состава: Al – 8,3%, Zn – 0,40%, Mn – 0,35%;
крупные отходы сплава МЛ5 состава: Al – 8,5%, Zn – 0,55%, Mn – 0,30%, Be – 0,001%;
переплав литников сплава МЛ5 состава: Al – 8,6%, Zn – 0,30%, Mn – 0,25%, Be – 0,0015%;
переплав стружки сплава МЛ5 состава: Al – 10,8%, Zn – 0,5%, Mn – 0,28%, Be – 0,0008%;
Методика расчёта.
Шихта имеет следующий состав:
первичный сплав МЛ5 30% (300кг);
крупные отходы сплава МЛ5(отходы 1-го сорта) 25% (250 кг);
переплав литников сплава МЛ5(отходы 2-го сорта) 20% (200 кг);
переплав стружки сплава МЛ5 25% (250 кг).
В первую очередь рассчитывают металл, содержание которого в исходных материалах выше расчётного для данного сплава. При рассмотрении исходных материалов видно, что таким металлом является алюминий, содержание которого в переплаве стружки равно 8,0% (при номинале для данного сплава 8,7 % Al).
А
люминий.
Потребное количество алюминия будет:
В
первичном сплаве (300кг) содержится
алюминия
В
крупных отходах (250 кг) содержится
алюминия
В переплавке стружки (250 кг) содержится алюминия
Всего в шихту вводится переплав литников
10000 – (300 + 250 + 250) = 200 (кг)
В
переплаве литников содержится алюминия
В
сего
в шихте алюминия 24,9 + 21,25 + 27,0 + 17,20 = 90,35
кг или в процентах к общей шихте
Как указано выше, расчётное количество алюминия в сплаве равно 8,7%, так как содержание алюминия в шихте превышает требуемое по номиналу.
В таких случаях возможны два пути: либо изменение количества отдельных материалов при сохранении общей массы шихты, либо производится подшихтовка чистыми металлами.
Предположим, что в данном случае необходимо иметь шихту именно в количестве 1000 кг. Необходимо уменьшить количество того материала, в котором содержание алюминия выше номинального. Таким материалом является переплав стружки. Следовательно, необходимо заменить часть переплава стружки чистым магнием. Определим эту часть.
Всего 1000 г шихты должно содержать алюминия 87 кг.
Заданная вначале шихта содержит алюминия 90,35 кг.
Избыток алюминия в заданной шихте составит 90,35 – 87 = 3,35 кг.
З
ная
избыточное количество алюминия, можно
определить, на сколько потребуется
уменьшить переплав стружки в шихте. С
1 кг переплава стружки вносится алюминия:
Отсюда, чтобы уменьшить общее содержание алюминия на 3,35 кг, надо уменьшить количество переплава стружки на 3,35 / 0,108 = 31,0 кг.
Учитывая, что при подшихтовке магнием потребуется введение лигатуры (состав выбирается по таблицам приложения II) Al – Mg – Mn (для введения марганца), с которой снова будет введено определённое количество алюминия, изменим первоначальный состав шихты следующим образом: первичного сплава 300 кг, т.е. 30 свежих металлов и лигатур 100 кг, или 100 ´100 /1000 = 10 %.
Отходы остальные, в том числе:
Крупных отходов 250 кг (25%);
Переплава литников 200 кг (20%);
Переплава стружки 150 кг (15%).
Как подсчитано выше, в сплаве должно быть алюминия 87 кг, а с учётом угара алюминия потребуется 87´100/98=88,880 кг.
В шихте имеется алюминия (как подсчитано выше):
в первичном сплаве 24,900 кг;
в крупных отходах 21,250 кг;
в переплаве литников 17,200 кг;
в лигатуре алюминий – бериллий 0,283 кг;
в лигатуре алюминий – магний – марганец 6,273 кг.
В переплаве стружки имеется алюминия 150´10,8/100=16,200 кг;
Всего в шихте алюминия 24,900 + 21,250 + 17,200 + 0,283 + 6,273 + 16,200 = 86,106 кг.
Требуется ввести в шихту чушкового алюминия 88,880 – 86,106 = 2,774 кг.
Бериллий. Потребное количество бериллия в сплаве должно быть: 100´0,002/100=0,02 кг.
Наличие бериллия в шихте:
в первичном сплаве – нет;
в крупных отходах 250 ´ 0,001 / 100 = 0,0025 кг;
в переплаве литников 200 ´ 0,0015 / 100 = 0,0030 кг;
в переплаве стружки 150 ´ 0,0008 / 100 = 0,0012 кг.
Итого бериллия в шихте 0,0025 + 0,0030 + 0,0012 = 0,0067 кг.
При содержании бериллия в лигатуре 4,5 % потребуется ввести лигатуры
0,0133 ´ 100 / 4,5 = 0,296 кг; в том числе бериллия 0,0133 и алюминия: 0,2*96-0,0133=0,283 кг*.
Расчёт бериллия производится по верхнему допустимому пределу, поэтому угар его также не принимается во внимание.
Марганец. Общее количество марганца в сплаве должно быть 1000´0,35/100 = 3,5 кг.
Потери марганца при плавке принимаются в количестве 10%. Потребуется марганца всего с учётом угара 30,5´100 / 90 = 3,890 кг.
Наличие марганца в шихте:
в первичном сплаве 300 ´ 0,35 / 100 = 1,050 кг;
в крупных отходах 250 ´ 0,30 / 100 = 0,750 кг;
в переплаве литников 200 ´ 0,32 / 100 = 0,540 кг;
в переплаве стружки 150 ´ 0,28 / 100 = 0,420 кг.
Итого в шихте имеется марганца 1,050 + 0,750 + 0,640 + 0,420 = 2,860 кг.
Требуется ввести марганца через лигатуру Al – Mg – Mn:3,890 – 2,860 = 1,030 кг.
Допустим, имеется тройная лигатура Al – Mg – Mn следующего состава: Al – 67%, Mg – 22%, Mn – 11% (табл. 6 приложение II). Потребуется такой лигатуры 1,030 ´ 100 / 11 = 9,363 кг.
В лигатуре содержится алюминия 9,363 ´ 67 / 100 = 6,273 кг.
В лигатуре содержится магния 9,363 ´ 22 / 100 = 2,060 кг.
Цинк. Потребное количество цинка в сплаве 1000 ´ 0,50 / 100 = 5,00 кг,
А с учётом угара должно быть 5,00 ´ 100 / 98 = 5,102 кг.
В шихте имеется цинка:
в первичном сплаве …….. 300 ´ 0,4 / 100 = 1,200 кг;
в крупных отходах ……… 250 ´ 0,55 / 100 = 1,375 кг;
в переплаве литников ……200 ´ 0,3 / 100 = 0,600 кг;
в переплаве стружки ……..150 ´ 0,5 / 100 = 0,750 кг.
Итого в шихте имеется цинка …….1,200 + 1,375 + 0,600 + 0,750 = 3,925 кг.
Потребуется ввести чушкового цинка: 5,102 – 3,925 = 1,177 кг.
Магний. Определяем процент содержания магния в сплаве:
100 – (8,7 + 0,5 + 0,35 + 0,002) = 90,448 % » 90,45 %.
Потребное количество магния в сплаве будет 1000 ´ 90,45 / 100 = 904,500 кг.
С учётом угара (3%) магния потребуется 904,500 ´ 100 / 97 = 932,475 кг.
Определяем количество магния в шихте (по разности):
в первичном сплаве 300 – (1,050 + 1,200 + 24,900) = 272,850 кг;
в крупных отходах 250 – (0,750 + 1,375 + 21,250) = 226,625 кг;
в переплаве литников 200 – (0,640 + 0,600 + 17,200) = 181,560 кг;
в переплаве стружки 150 – (0,420 + 0,750 + 16,200) = 132,630 кг;
в лигатуре Al – Mg – Mn содержится магния 2,060 кг.
Всего магния в шихте: 272,850+226,625 +181,560 +132,630 + 2,060 = 815,725 кг.
Требуется ввести чушкового магния: 932,475 – 815,725 = 116,750 кг.
Общая шихта рабочего сплава на 1000 кг будет состоять из, (кг):
Первичного сплава……………………………300,0
Переплава из крупных отходов………………250,0
Переплава литников…………………………...200,0
Переплава стружки……………………………150,0
Чушкового цинка…………………………………1,177
Чушкового алюминия…………………………….2,774
Чушкового магния……………………………..116,750
Лигатуры алюминий – бериллий………………..0,296
Лигатуры алюминий – магний – марганец……….9,363
Всего ………………………………….……….1030,360
Приведённые выше примеры расчёта шихты применяются в случаях, когда потребуется строго выдержать расчётный состав шихты. Практически при расчётах шихты сплавов допускаются некоторые отклонения от номинального состава для облегчения и ускорения расчёта и не учитывается угар отдельных металлов (например, магния, алюминия, цинка, меди, марганца), а берётся средний процент угара.